Page 137 - 《精细化工》2022年第1期

第 39 卷第 1 期 精 细 化 工 Vol.39, No.1
2022 年 1 月 FINE CHEMICALS Jan. 2022

催化与分离提纯技术
Pd/rGO 催化硝基苯无溶剂加氢合成苯胺

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周雪珂 ，周志颖 ，周 灿 ，杨 洋 ，郑成航 ，高 翔
（1. 浙江大学 能源工程学院，浙江 杭州 310027；2. 浙江大学 能源工程设计研究院有限公司，浙江 杭
州 310027；3. 浙江浩普环保工程有限公司，浙江 杭州 310012）
摘要：采用氧化石墨烯（GO）、还原氧化石墨烯（rGO）和硝酸活化处理的活性炭（C-HNO 3 ）负载 Pd 纳米粒
子制得了 3 种 Pd 基催化剂 Pd/GO、Pd/rGO 和 Pd/C-HNO 3 。通过 XRD、XPS、N 2 吸附-脱附、SEM、TEM、HRTEM
对其进行了表征。以商用 Pd/C 催化剂（Pd 质量分数 10%）作为对照，考察 3 种催化剂催化硝基苯无溶剂加氢
的活性和选择性。结果表明，rGO 纳米片高效网络结构和 Pd 纳米粒子之间的良好耦合作用使得 Pd/rGO 在 3 种
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催化剂中表现出最高的 Pd 金属比表面积（178.37 m /g）和分散度（43.75%）。在 Pd/rGO 质量浓度为 10 g/L、1 MPa
H 2 、90 ℃、5 mL 硝基苯的反应条件下，苯胺产率随反应时间的增加呈上升趋势。反应 100 min 后，硝基苯完
全转化，苯胺产率达到 100%。使用 10 次后，Pd/rGO 仍可催化硝基苯高效转化，获得 97.1%的苯胺产率。
关键词：硝基苯；还原氧化石墨烯；无溶剂；苯胺；纳米钯；催化技术
中图分类号：TQ246.3；TQ426 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2022) 01-0127-08

Solvent-free hydrogenation of nitrobenzene to aniline catalyzed by Pd/rGO

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ZHOU Xueke , ZHOU Zhiying , ZHOU Can , YANG Yang , ZHENG Chenghang , GAO Xiang
（1. College of Energy Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, Zhejiang, China; 2. The Energy Engineering
Design and Research Institute of Zhejiang University, Hangzhou 310027, Zhejiang, China; 3. Zhejiang Hope
Environmental Protection Engineering Co. Ltd., Hangzhou 310012, Zhejiang, China）
Abstract: Three kinds of Pd-based catalysts, Pd/GO, Pd/rGO and Pd/C-HNO 3 were prepared by using
graphene oxide (GO), reduced graphene oxide (rGO) and activated carbon (C-HNO 3) supported Pd
nanoparticles. The samples were characterized by XRD, XPS, N 2 adsorption-desorption, SEM, TEM and
HRTEM. The activity and selectivity of three catalysts for solveless hydrogenation of nitrobenzene were
investigated and compared with that of Pd/C catalyst (Pd mass fraction 10%). The results showed that the
coupling effect between Pd nanoparticles and rGO nanosheets led to the highest Pd specific surface area
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(178.37 m /g) and Pd dispersion (43.75%) of Pd/rGOs among three catalysts. Under the conditions of
Pd/rGO mass concentration of 10 g/L, H 2 pressure of 1 MPa, reaction temperature of 90 ℃ and
nitrobenzene of 5 mL, the yield of aniline increased with the increase of the reaction time. Nitrobenzene
was completely transformed and the yield of aniline reached 100% within 100 min. In addition, Pd/rGO
exhibited 97.1% aniline yield after being used for ten times.
Key words: nitrobenzene; rGO; solvent-free; aniline; nano palladium; catalytic technology

苯胺作为一种重要的化学反应中间体，广泛应 过渡金属催化剂对硝基苯进行催化加氢是一种高
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用于制药、染料、聚氨酯、炸药和农用化学品 。 效、环保的苯胺制备方法。催化过程通常需使用有
[3]
[2]
传统的化学计量还原剂（如 Fe 和 Zn ）还原硝基 机溶剂，并在液相反应体系中加入添加剂（碱和金
苯的方法会产生大量的废酸或废碱和残渣，导致严 属盐）辅助反应进行，会造成二次污染。因此，开
重的环境问题。以 H 2 为还原剂，采用可回收的多相 发在不需要溶剂和添加剂的催化条件下，可将硝基

收稿日期：2021-07-01; 定用日期：2021-08-27; DOI: 10.13550/j.jxhg.20210677
基金项目：国家自然科学基金（52006192，51836006）
作者简介：周雪珂（1993—），女，博士生，E-mail：11627066@zju.edu.cn。联系人：杨 洋（1987—），男，博士后，E-mail：11527066@
zju.edu.cn。