CN116693400A - 一种抗氧剂44pd的合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗氧剂44PD的合成方法,属于化工合成技术领域,包括如下步骤:将对硝基苯胺、丁酮与催化剂放入干燥的反应釜中,密封、依次用氮气和氢气置换,然后通入氢气加压,加热反应,得到抗氧剂44PD,催化剂以活性炭作为载体负载铂、镍、铜三种金属活性成分,复配使用,可以优化催化性能,而且铂、镍、铜形成固溶体,可以限制铜脱落,避免发生“铜害”,对抗氧剂性能和汽油橡胶等造成不利影响,而镍、铂原子之间的协同效应,可以改变铂原子的电子环境和d带中心位置,提高铂的氧化电位,制约了铂团聚和脱落,有益于铂的催化、反复使用和回收。

Description

一种抗氧剂44PD的合成方法
技术领域
本发明属于化工合成技术领域,具体地,涉及一种抗氧剂44PD的合成方法。
背景技术
抗氧剂主要分为固体抗氧剂和液体抗氧剂,均可以增加石油产品的稳定性,但因为固体抗氧剂与油品混合困难,抗氧性能差等因素,固体抗氧剂应用较少,从而使得液体抗氧剂得到广泛的发展与应用,抗氧剂44PD是一种应用广泛且性能优良的液体胺类抗氧剂,全称为N,N’-二仲丁基对苯二胺,属于性能优良的胺类抗氧剂,特别适合用作裂解或热裂解法汽油添加剂,汽油中加入极少量可以非常有效地阻止烯烃氧化,抑制胶状物的形成。
目前抗氧剂44PD批量生产的方法主要是对苯二胺与2-丁酮的还原烷基化反应,通常用铜基金属进行加氢催化,存在催化效率低、选择性低的缺陷,制约了44PD的批量生产。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷,提供了一种抗氧剂44PD的合成方法。
本发明中通过以活性炭作为催化剂载体,其耐酸、碱性质稳定,具有发达的孔隙结构,巨大的比表面积和优良的吸附性能,另外负载在活性炭上的贵金属铂、镍通过炭载体的燃烧较易回收,经过氧化预处理可以增加金属负载率,增加反应速率和选择性,催化剂中负载铂、镍、铜三种金属活性成分,铂具有催化活性高,选择性强,使用量少等优点,与镍和铜复配使用,可以优化催化性能,而且铂、镍、铜形成固溶体,可以限制铜催化剂脱落,造成“铜害”,而镍、铂原子之间的协同效应,可以提高铂的氧化电位,制约了铂团聚和脱落,有益于铂的催化和回收再利用。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
一种抗氧剂44PD的合成方法,包括如下步骤:
将对硝基苯胺、丁酮与催化剂放入干燥的反应釜中,将反应釜密封,通入氮气连续置换3遍,再用氢气置换2遍,然后在反应釜中通入氢气至釜内压力为5MPa,加热升温到170℃并保持500r/min匀速搅拌,在此条件下反应10h,反应结束后,冷却至室温,过滤出催化剂,常压蒸馏除去过量的丁酮和生成的仲丁醇,得到抗氧剂44PD;对硝基苯胺、丁酮、催化剂的质量比为1:4:0.5;
具体反应过程如下所示:
进一步地,所述催化剂为Pt-Ni-Cu催化剂,通过如下步骤制备:
S1、将活性炭放入具塞磨口锥形瓶中,加入5%过氧化氢,将锥形瓶放入50℃恒温水浴振荡器中振荡3h后取出,过滤,并用去离子水冲洗,放入100℃干燥箱内烘干4h,得到活性炭载体;活性炭、5%过氧化氢的用量之比为1g:10mL;
S2、将活性炭载体和3%氯铂酸溶液加入锥形瓶中,加水稀释,持续搅拌3h,将浸渍完的溶液过滤,固体放入70℃干燥箱中干燥3h,然后放入高温管式炉中,通入H2:N2体积比为1:10的混合气,流量控制0.5L/min,升温至280℃,加热2h,完成后降温至室温,取出用去离子水洗涤,放入70℃干燥箱干燥3h,得到Pt催化剂;活性炭载体、3%氯铂酸溶液、水的用量之比为1g:1g:30mL;
S3、将Pt催化剂、六水合硝酸镍、三水合硝酸铜置于去离子水中,搅拌30min得到分散均匀的溶液,静置3h,过滤,用去离子水洗涤至中性,将洗涤后的样品转移至70℃干燥箱内进行干燥处理,将干燥后的固体研磨成粉在600℃下煅烧4h得到Pt-Ni-Cu催化剂;Pt催化剂、六水合硝酸镍、三水合硝酸铜的用量之比为10g:2.4g:2g。
活性炭作为催化剂,载体耐酸、碱性质稳定,具有发达的孔隙结构,巨大的比表面积和优良的吸附性能,另外负载在活性炭上的贵金属Pt、Ni通过炭载体的燃烧较易回收,经过S1氧化预处理可以增加碳材料孔道内表面的含氧基团数量,含氧基团可以使金属粒子吸附更稳定,增加金属负载率,在反应中可以起到催化作用,增加反应速率和选择性。
催化剂中负载铂、镍、铜三种金属活性成分,铂具有催化活性高,选择性强,使用量少等优点,与镍和铜复配使用,可以优化催化性能,而且铂、镍、铜形成固溶体,可以限制铜催化剂脱落,避免发生“铜害”,对抗氧剂性能和汽油橡胶等造成不利影响,而镍、铂原子之间的协同效应,可以改变铂原子的电子环境和d带中心位置,提高铂的氧化电位,制约了铂团聚和脱落,有益于铂的催化、反复使用和回收。
本发明的有益效果:
本发明中通过以活性炭作为催化剂载体,其耐酸、碱性质稳定,具有发达的孔隙结构,巨大的比表面积和优良的吸附性能,另外负载在活性炭上的贵金属铂、镍通过炭载体的燃烧较易回收,经过氧化预处理可以增加金属负载率,增加反应速率和选择性,催化剂中负载铂、镍、铜三种金属活性成分,铂具有催化活性高,选择性强,使用量少等优点,与镍和铜复配使用,可以优化催化性能,而且铂、镍、铜形成固溶体,可以限制铜催化剂脱落,造成“铜害”,而镍、铂原子之间的协同效应,可以提高铂的氧化电位,制约了铂团聚和脱落,有益于铂的催化和回收再利用。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
制备催化剂
S1、将10g活性炭放入具塞磨口锥形瓶中,加入100mL的5%过氧化氢,将锥形瓶放入50℃恒温水浴振荡器中振荡3h后取出,过滤,并用去离子水冲洗,放入100℃干燥箱内烘干4h,得到活性炭载体;
S2、将10g活性炭载体和10g的3%氯铂酸溶液加入锥形瓶中,加200mL水稀释,持续搅拌3h,将浸渍完的溶液过滤,固体放入70℃干燥箱中干燥3h,然后放入高温管式炉中,通入H2:N2体积比为1:10的混合气,流量控制0.5L/min,升温至280℃,加热2h,完成后降温至室温,取出用去离子水洗涤,放入70℃干燥箱干燥3h,得到Pt催化剂;
S3、将10g的Pt催化剂、2.4g六水合硝酸镍、2g三水合硝酸铜置于去离子水中,搅拌30min得到分散均匀的溶液,静置3h,过滤,用去离子水洗涤至中性,将洗涤后的样品转移至70℃干燥箱内进行干燥处理,将干燥后的固体研磨成粉在600℃下煅烧4h得到Pt-Ni-Cu催化剂。
实施例2
制备催化剂
S1、将20g活性炭放入具塞磨口锥形瓶中,加入200mL的5%过氧化氢,将锥形瓶放入50℃恒温水浴振荡器中振荡3h后取出,过滤,并用去离子水冲洗,放入100℃干燥箱内烘干4h,得到活性炭载体;
S2、将20g活性炭载体和20g的3%氯铂酸溶液加入锥形瓶中,加400mL水稀释,持续搅拌3h,将浸渍完的溶液过滤,固体放入70℃干燥箱中干燥3h,然后放入高温管式炉中,通入H2:N2体积比为1:10的混合气,流量控制0.5L/min,升温至280℃,加热2h,完成后降温至室温,取出用去离子水洗涤,放入70℃干燥箱干燥3h,得到Pt催化剂;
S3、将20g的Pt催化剂、4.8g六水合硝酸镍、4g三水合硝酸铜置于去离子水中,搅拌30min得到分散均匀的溶液,静置3h,过滤,用去离子水洗涤至中性,将洗涤后的样品转移至70℃干燥箱内进行干燥处理,将干燥后的固体研磨成粉在600℃下煅烧4h得到Pt-Ni-Cu催化剂。
实施例3
将10g对硝基苯胺、40g丁酮与5g实施例1制得的催化剂放入干燥的反应釜中,将反应釜密封,通入氮气连续置换3遍,再用氢气置换2遍,然后在反应釜中通入氢气至釜内压力为5MPa,加热升温到170℃并保持500r/min匀速搅拌,在此条件下反应10h,反应结束后,冷却至室温,过滤出催化剂,常压蒸馏除去过量的丁酮和生成的仲丁醇,得到抗氧剂44PD。
实施例4
将20g对硝基苯胺、80g丁酮与10g实施例2制得的催化剂放入干燥的反应釜中,将反应釜密封,通入氮气连续置换3遍,再用氢气置换2遍,然后在反应釜中通入氢气至釜内压力为5MPa,加热升温到170℃并保持500r/min匀速搅拌,在此条件下反应10h,反应结束后,冷却至室温,过滤出催化剂,常压蒸馏除去过量的丁酮和生成的仲丁醇,得到抗氧剂44PD。
实施例5
将5g实施例1制得的催化剂按实施例3的原料和制备过程,套用反应十遍得到的抗氧剂44PD。
对实施例3-5所获得的产物通过气相色谱仪进行定量分析以及计算对硝基苯胺的转化率和抗氧剂44PD选择性,得到的结果如下表所示:
对苯二胺转化率(%) 抗氧剂44PD选择性(%)
实施例3 100 97.2
实施例4 100 97.3
实施例5 100 96.8
由上表数据可知,本发明的合成过程具备极高的反应转化率和选择性,催化剂可重复使用,有较好的应用前景。
在说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明,所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围,均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种抗氧剂44PD的合成方法,由对硝基苯胺和丁酮通过催化剂催化合成;
其特征在于,所述催化剂为Pt-Ni-Cu催化剂,通过如下步骤制备:
S1、将活性炭放入具塞磨口锥形瓶中,加入5%过氧化氢,将锥形瓶放入50℃恒温水浴振荡器中振荡3h后取出,过滤,并用去离子水冲洗,放入100℃干燥箱内烘干4h,得到活性炭载体;
S2、将活性炭载体和3%氯铂酸溶液加入锥形瓶中,加水稀释,持续搅拌3h,将浸渍完的溶液过滤,固体放入70℃干燥箱中干燥3h,然后放入高温管式炉中,通入H2:N2体积比为1:10的混合气,流量控制0.5L/min,升温至280℃,加热2h,完成后降温至室温,取出用去离子水洗涤,放入70℃干燥箱干燥3h,得到Pt催化剂;
S3、将Pt催化剂、六水合硝酸镍、三水合硝酸铜置于去离子水中,搅拌30min得到分散均匀的溶液,静置3h,过滤,用去离子水洗涤至中性,将洗涤后的样品转移至70℃干燥箱内进行干燥处理,将干燥后的固体研磨成粉在600℃下煅烧4h得到Pt-Ni-Cu催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种抗氧剂44PD的合成方法,其特征在于,包括如下步骤:
将对硝基苯胺、丁酮与催化剂放入干燥的反应釜中,将反应釜密封,通入氮气连续置换3遍,再用氢气置换2遍,然后在反应釜中通入氢气至釜内压力为5MPa,加热升温到170℃并保持500r/min匀速搅拌,在此条件下反应10h,反应结束后,冷却至室温,过滤出催化剂,常压蒸馏除去过量的丁酮和生成的仲丁醇,得到抗氧剂44PD。
3.根据权利要求1所述的一种抗氧剂44PD的合成方法,其特征在于,对硝基苯胺、丁酮、催化剂的质量比为1:4:0.5。
4.根据权利要求1所述的一种抗氧剂44PD的合成方法,其特征在于,步骤S1中活性炭、5%过氧化氢的用量之比为1g:10mL。
5.根据权利要求1所述的一种抗氧剂44PD的合成方法,其特征在于,步骤S2中活性炭载体、3%氯铂酸溶液、水的用量之比为1g:1g:30mL。
6.根据权利要求1所述的一种抗氧剂44PD的合成方法,其特征在于,步骤S3中Pt催化剂、六水合硝酸镍、三水合硝酸铜的用量之比为10g:2.4g:2g。
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