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基本信息

項(xiàng)目名稱：
電場(chǎng)反應(yīng)器裝置及其應(yīng)用研究
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
根據(jù)創(chuàng)新的電場(chǎng)反應(yīng)器和電場(chǎng)控制反應(yīng)選擇性的概念，研究設(shè)計(jì)并制作實(shí)驗(yàn)用電場(chǎng)反應(yīng)裝置；實(shí)驗(yàn)研究電場(chǎng)極化在親電化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用，在不同電場(chǎng)強(qiáng)度作用下，以硝化甲苯反應(yīng)為親電取代反應(yīng)模型，以硝硫混酸硝化甲苯，得到硝化產(chǎn)物硝基甲苯，探索電場(chǎng)對(duì)親電反應(yīng)的定位選擇性影響，確定電場(chǎng)催化的效果，確認(rèn)了電場(chǎng)可以控制反應(yīng)定位選擇性，進(jìn)而可以應(yīng)用于其他選擇性反應(yīng)。開(kāi)拓有機(jī)合成的新方法，進(jìn)而形成全新的電場(chǎng)催化研究領(lǐng)域。
詳細(xì)介紹：
我們提出電場(chǎng)反應(yīng)器和電場(chǎng)控制反應(yīng)選擇性的新概念，其工作原理是：a.電場(chǎng)極化反應(yīng)介質(zhì)，在外加電場(chǎng)作用下，可使反應(yīng)介質(zhì)（媒介質(zhì)）分子產(chǎn)生極化或極性增強(qiáng)，并使分子或離子趨于有序排列，該反應(yīng)介質(zhì)可以是任何在反應(yīng)溫度下為液態(tài)的物質(zhì)，但最好是離子或極性分子，該極化媒介質(zhì)將對(duì)化學(xué)反應(yīng)或化學(xué)過(guò)程產(chǎn)生明顯的作用和影響。b.電場(chǎng)控制選擇定位反應(yīng)，一方面包括電場(chǎng)對(duì)反應(yīng)介質(zhì)的作用，即產(chǎn)生極化媒介質(zhì)或增強(qiáng)媒介質(zhì)極化，另一方面對(duì)于特定的反應(yīng)，如反應(yīng)的原料、過(guò)渡態(tài)或絡(luò)合物結(jié)構(gòu)有極性結(jié)構(gòu)的反應(yīng)，在電場(chǎng)極化媒介質(zhì)和電場(chǎng)作用下，分子中的電子分布將改變、將趨向于產(chǎn)生極性最強(qiáng)的分子、過(guò)渡態(tài)或絡(luò)合物定位結(jié)構(gòu)，使反應(yīng)具有顯著的定位選擇性。 本研究與電化學(xué)合成的不同點(diǎn)在于，電化學(xué)合成是通過(guò)電極與反應(yīng)物發(fā)生電子的得失轉(zhuǎn)移，電路與反應(yīng)液連接形成電流回路，有能量消耗；而本研究所用電極僅用于產(chǎn)生電場(chǎng)，不發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移，也沒(méi)形成電流回路。因此，基本沒(méi)有能量消耗。 本項(xiàng)目選擇的硝化甲苯反應(yīng)，是因?yàn)楣I(yè)上有提高對(duì)硝基甲苯得率的實(shí)際需求，同時(shí)該反應(yīng)又是典型的親電取代反應(yīng)。采用密度泛函B3LYL/6-31G*方法優(yōu)化的甲苯分子結(jié)構(gòu)，其偶極矩顯示為極性分子，勢(shì)能面顯示苯環(huán)中心區(qū)域顯負(fù)電性。因此，外加電場(chǎng)將顯著影響硝化反應(yīng)的進(jìn)程和選擇性。 電場(chǎng)反應(yīng)器或電容反應(yīng)器的研究與設(shè)計(jì)，首先設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)用反應(yīng)器，根據(jù)反應(yīng)器的構(gòu)造，設(shè)計(jì)并制作電極反應(yīng)器。進(jìn)而應(yīng)用于釜式、管式或其他反應(yīng)器，在反應(yīng)器外壁和內(nèi)壁放置電極，反應(yīng)器本身也可作為電極。在外電場(chǎng)作用下，使反應(yīng)器中的反應(yīng)介質(zhì)（媒介質(zhì)）分子產(chǎn)生極化或增強(qiáng)極化，并使分子或離子趨于有序排列，該反應(yīng)介質(zhì)可以是任何在反應(yīng)溫度下為液態(tài)的物質(zhì)，但最好是離子或極性分子，該極化媒介質(zhì)將對(duì)化學(xué)反應(yīng)或化學(xué)過(guò)程產(chǎn)生明顯的作用和影響。將產(chǎn)生電場(chǎng)反應(yīng)器或電容反應(yīng)器實(shí)用新型或發(fā)明系列專利。 電場(chǎng)控制選擇定位硝化一取代甲苯的方法，在一定強(qiáng)度的電場(chǎng)作用下，在極性反應(yīng)介質(zhì)中，以硝酰陽(yáng)離子硝化一取代甲苯，得到硝化產(chǎn)物主要為對(duì)位。同時(shí)研究電場(chǎng)對(duì)反應(yīng)速率的影響。將產(chǎn)生電場(chǎng)控制選擇定位硝化甲苯的新方法發(fā)明專利。 電場(chǎng)控制選擇定位連續(xù)硝化的方法，通過(guò)應(yīng)用上述發(fā)明，采用電場(chǎng)控制反應(yīng)，改進(jìn)企業(yè)現(xiàn)用連續(xù)硝化工藝，使對(duì)位硝化產(chǎn)物的含量提高。將產(chǎn)生電場(chǎng)控制選擇定位連續(xù)硝化甲苯的新方法發(fā)明專利。 本研究設(shè)計(jì)了一種電場(chǎng)反應(yīng)裝置實(shí)用新型專利，見(jiàn)附件1和2，其目的是提供一種可用于電場(chǎng)條件下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)裝置。實(shí)現(xiàn)該實(shí)用新型目的的技術(shù)方案是該電場(chǎng)反應(yīng)裝置，包括常規(guī)反應(yīng)器，在常規(guī)反應(yīng)器的裝載物料反應(yīng)區(qū)域側(cè)面設(shè)有產(chǎn)生電場(chǎng)的電極，電極與裝載物料反應(yīng)區(qū)域有絕緣材料隔離層，電極連接穩(wěn)壓直流電源。 常規(guī)反應(yīng)器包括釜式反應(yīng)器、管式反應(yīng)器、塔式反應(yīng)器、固定床式反應(yīng)器或微反應(yīng)器。產(chǎn)生電場(chǎng)的電極設(shè)置在常規(guī)反應(yīng)器的內(nèi)側(cè)、外側(cè)或中間部位，電極的尺寸是在反應(yīng)時(shí)間內(nèi)應(yīng)使至少50%的反應(yīng)物料置于正負(fù)電極產(chǎn)生的電場(chǎng)中，對(duì)于間歇式反應(yīng)，電極的大小應(yīng)使至少50%的反應(yīng)物料體積置于正負(fù)電極相對(duì)所產(chǎn)生的電場(chǎng)中。對(duì)于連續(xù)式反應(yīng)，電極的大小應(yīng)使發(fā)生最開(kāi)始的至少50%的時(shí)間內(nèi)，反應(yīng)物料應(yīng)置于正負(fù)電極相對(duì)所產(chǎn)生的電場(chǎng)中。產(chǎn)生電場(chǎng)的電極是單電極或由多塊極板組合的電極。產(chǎn)生電場(chǎng)的電極是平板電極、曲面電極、網(wǎng)狀或棒狀電極。根據(jù)反應(yīng)器的形狀，使電極與反應(yīng)器緊密配合，尤其當(dāng)電極置于反應(yīng)器內(nèi)側(cè)與物料直接接觸。 反應(yīng)器的器壁可以作為產(chǎn)生電場(chǎng)的電極。對(duì)于釜式反應(yīng)器，桶壁或上下部分均可作為電極；對(duì)于管式、塔式或固定床反應(yīng)器，反應(yīng)器的管壁可以作為電極；對(duì)微反應(yīng)器，隔板可以作為電極。 反應(yīng)器的攪拌器可以作為產(chǎn)生電場(chǎng)的電極。電極材料為鋼、鐵、鉛、鈦、銅、鋁金屬，主要根據(jù)材料的價(jià)格和絕緣層的加工難易程度考慮。絕緣材料為熱固性/熱塑性塑料、高聚物薄膜、陶瓷、玻璃或漆、樹(shù)脂和膠類涂層。電極與裝載物料反應(yīng)區(qū)域間的絕緣材料隔離層應(yīng)確保在反應(yīng)過(guò)程中不被電流擊穿，電極的安裝應(yīng)保證設(shè)備操作安全。如果與反應(yīng)物料接觸，還要考慮耐物料腐蝕性。電極連接穩(wěn)壓直流電源。根據(jù)反應(yīng)器的大小和不同類型的反應(yīng)，設(shè)置不同的電壓。 本實(shí)用新型的技術(shù)方案的特點(diǎn)是該電場(chǎng)反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造，可為液、氣相化學(xué)反應(yīng)提供電場(chǎng)環(huán)境，可作為化學(xué)反應(yīng)的設(shè)備?？蓪?shí)施在電場(chǎng)下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)催化化學(xué)反應(yīng)，對(duì)于特定的反應(yīng)，如反應(yīng)的原料、過(guò)渡態(tài)或絡(luò)合物結(jié)構(gòu)有極性結(jié)構(gòu)的反應(yīng)，在電場(chǎng)極化反應(yīng)介質(zhì)和電場(chǎng)作用下，分子中的電子分布將改變、將趨向于產(chǎn)生極性最強(qiáng)的分子、過(guò)渡態(tài)或絡(luò)合物定位結(jié)構(gòu)，達(dá)到改變化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)程，可顯著提高化學(xué)反應(yīng)的選擇性的效果。主要用于親電和親核反應(yīng)。本實(shí)用新型的電場(chǎng)反應(yīng)器與電化學(xué)合成用的電解槽的不同點(diǎn)在于，基本沒(méi)有能量消耗。 設(shè)計(jì)并制作了循環(huán)水浴加熱和熱空氣加熱釜式電場(chǎng)反應(yīng)器，設(shè)計(jì)并制作了循環(huán)水浴和熱空氣加熱微管式電場(chǎng)反應(yīng)器，上述裝置均可用于實(shí)驗(yàn)研究電場(chǎng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)影響的研究。其中熱空氣加熱微管式電場(chǎng)反應(yīng)器在應(yīng)用于硝硫混酸硝化甲苯時(shí)取得了較顯著的提高對(duì)位選擇性的結(jié)果。該電場(chǎng)微管式反應(yīng)裝置包括進(jìn)料系統(tǒng)，是由儲(chǔ)料槽，輸料管和蠕動(dòng)泵組成，輸料管為聚四氟乙烯軟管，物料混合裝置為聚四氟乙烯三通，微管式反應(yīng)管道為內(nèi)徑為0.5-1mm，長(zhǎng)25cm的玻璃管，玻璃管置于循環(huán)恒溫加熱水管中，在電場(chǎng)中為15cm，在物料混合裝置和微管式反應(yīng)管道兩側(cè)設(shè)有產(chǎn)生電場(chǎng)系統(tǒng)的電極為銅板制極，極板外側(cè)有高分子絕緣材料有機(jī)玻璃殼體保護(hù)，極板間距為3.0cm，電極連接高壓直流電源，最高電壓達(dá)到30kV。因?qū)嶒?yàn)經(jīng)費(fèi)限制，實(shí)驗(yàn)空氣恒溫加熱裝置以安裝電場(chǎng)的固定框架作為加熱恒溫室，采用電熱風(fēng)機(jī)作為熱源，實(shí)現(xiàn)恒溫控制，裝置比較簡(jiǎn)陋，存在問(wèn)題是控溫精度不高。在測(cè)試電場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)中當(dāng)高壓直流電源電壓達(dá)到14kV時(shí)，因絕緣條件欠佳，電源線連接處會(huì)出現(xiàn)放電現(xiàn)象，可見(jiàn)電火花。因?qū)嶒?yàn)裝置為直徑僅為1mm的微管，加電場(chǎng)后即使放電也安全，因此提高實(shí)驗(yàn)研究中最高電壓為12kV。另外實(shí)驗(yàn)中甲苯容器加蓋，并在通風(fēng)良好的通風(fēng)櫥中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，保證了實(shí)驗(yàn)的安全性。 具體實(shí)驗(yàn)步驟如下： a. 配混酸硝化劑 12.7 mL水加入100 mL燒杯中，緩緩地依次加入33.6mL濃硫酸和4.6mL硝酸，配成混酸硝化劑； b. 電場(chǎng)下硝化反應(yīng) 水浴加熱時(shí)：反應(yīng)管置于循環(huán)恒溫水浴裝置中，水浴溫度控制在55℃。開(kāi)啟高壓直流電源，調(diào)節(jié)至預(yù)定電壓，使反應(yīng)器施加電場(chǎng)后，啟動(dòng)兩臺(tái)蠕動(dòng)泵，調(diào)節(jié)甲苯和混酸硝化劑的進(jìn)料速度分別為0.0125和 0.0600 mL/min，甲苯和混酸硝化劑分別經(jīng)三通混合，進(jìn)入微管反應(yīng)器，流出物為含有產(chǎn)品的反應(yīng)液。 空氣加熱時(shí)：去掉反應(yīng)管外面的水浴管，改用空氣加熱裝置，反應(yīng)物置于55℃的恒溫水浴中，在反應(yīng)管外加裝空氣恒溫裝置，可保持溫度在53—55℃。開(kāi)啟高壓直流電源，調(diào)節(jié)至預(yù)定電壓，使反應(yīng)器施加電場(chǎng)后，后，啟動(dòng)兩臺(tái)蠕動(dòng)泵，調(diào)節(jié)甲苯和混酸硝化劑的進(jìn)料速度分別為0.0125和 0.0600 mL/min，甲苯和混酸硝化劑分別經(jīng)三通混合，進(jìn)入微管反應(yīng)器，流出物為含有產(chǎn)品的反應(yīng)液。反應(yīng)進(jìn)行中應(yīng)注意控溫，使體系維持在指定溫度。 未加電場(chǎng)時(shí)具體步驟同上，只是未開(kāi)啟高壓直流電源，未對(duì)反應(yīng)器施加電場(chǎng)。 c. 后處理 將有產(chǎn)品的反應(yīng)液倒入分液漏斗，分去下面的酸層，上層有機(jī)相用水洗約3次，水相pH值約為7，得淡黃色油狀產(chǎn)品。 d. 產(chǎn)物分析 采用高效液相色譜分析鄰、間、對(duì)位硝基甲苯的相對(duì)含量。 高效液相色譜分析方法條件： 色譜流動(dòng)相為V（甲醇）：V（水）=70：30、檢測(cè)波長(zhǎng)278nm、室溫、色譜柱COSMOSIL 5C18-AR-Ⅱ(6.0 nm×250 nm)、流動(dòng)相流速0.5 mL/min。 通過(guò)實(shí)驗(yàn)確認(rèn)了電場(chǎng)可以影響硝硫混酸硝化甲苯的選擇性，而且是增加了對(duì)位選擇性。在電場(chǎng)強(qiáng)度為4000kV/m條件下，硝硫混酸硝化甲苯比無(wú)電場(chǎng)時(shí)對(duì)/鄰位增加了6.3%，比釜式的增加了8.9%。根據(jù)上述研究結(jié)果已申報(bào)了微管電場(chǎng)反應(yīng)器裝置實(shí)用新型專利和微管電場(chǎng)反應(yīng)器裝置及其在硝化反應(yīng)中應(yīng)用的發(fā)明專利，見(jiàn)附件3和4。 本項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)了概念創(chuàng)新，驗(yàn)證了提出的電場(chǎng)反應(yīng)器和電場(chǎng)控制反應(yīng)選擇性的概念，確認(rèn)了電場(chǎng)可以控制反應(yīng)定位選擇性；實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用創(chuàng)新，電場(chǎng)極化在硝化甲苯的化學(xué)反應(yīng)應(yīng)用，產(chǎn)生電場(chǎng)催化控制定位選擇性，提高了對(duì)位硝化產(chǎn)物達(dá)到8.9%；實(shí)現(xiàn)了設(shè)備創(chuàng)新，設(shè)計(jì)并制作出微管電場(chǎng)反應(yīng)器裝置；實(shí)現(xiàn)了方法創(chuàng)新，發(fā)明了電場(chǎng)控制選擇定位連續(xù)硝化的方法。區(qū)別與普通電化學(xué)合成方法，本研究所用電極僅用于產(chǎn)生電場(chǎng)，不發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移，也沒(méi)形成電流回路。因此，基本沒(méi)有能量消耗，達(dá)到低能耗的特點(diǎn)。并開(kāi)拓了有機(jī)合成的新方法，進(jìn)而形成了全新的電場(chǎng)催化研究領(lǐng)域。

作品圖片

  • 電場(chǎng)反應(yīng)器裝置及其應(yīng)用研究
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作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

1、本作品設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的：有機(jī)化學(xué)，尤其是有機(jī)合成化學(xué)，幾乎都涉及一個(gè)重要的基本問(wèn)題，及反應(yīng)的選擇性。硝基甲苯有鄰、間、對(duì)位3種異構(gòu)體，是一種重要的有機(jī)化工原料，應(yīng)用廣泛，其中以對(duì)硝基甲苯的用途最為廣泛，如何提高對(duì)位產(chǎn)品的選擇性一直是研究的熱點(diǎn)。本作品的目的是采用新思路解決老問(wèn)題，通過(guò)簡(jiǎn)單的辦法提高甲苯硝化的選擇性，并研究該方法的通用性。 2、基本思路：在化學(xué)反應(yīng)中，分子破裂成原子,離子重組，原子重組，原子重新排列組合生成新物質(zhì)的過(guò)程中都伴隨著電子的轉(zhuǎn)移，使得分子具有極性，在電場(chǎng)中必將增強(qiáng)這種極性，進(jìn)而影響化學(xué)反應(yīng)的選擇性。因此，對(duì)化學(xué)反應(yīng)的分子施加電場(chǎng)可以改變化學(xué)反應(yīng)的選擇性。 3、創(chuàng)新點(diǎn) ①概念創(chuàng)新：提出了電場(chǎng)反應(yīng)器和電場(chǎng)控制反應(yīng)選擇性的概念，電場(chǎng)控制反應(yīng)選擇性包括反應(yīng)速率、定位和結(jié)構(gòu)的選擇性。②應(yīng)用創(chuàng)新：電場(chǎng)極化在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用，產(chǎn)生電場(chǎng)催化控制定位選擇性的效果。③設(shè)備創(chuàng)新：將產(chǎn)生電場(chǎng)反應(yīng)器或電容反應(yīng)器，其結(jié)構(gòu)可為釜式、管式或其他反應(yīng)器。④方法創(chuàng)新：將發(fā)明電場(chǎng)控制選擇定位硝化甲苯的方法和電場(chǎng)控制選擇定位連續(xù)硝化的方法，并可應(yīng)用相似親電取代反應(yīng)，開(kāi)拓有機(jī)合成的新方法，進(jìn)而形成全新的電場(chǎng)催化研究領(lǐng)域。 4、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo) 技術(shù)關(guān)鍵：①電場(chǎng)反應(yīng)器裝置②電場(chǎng)控制選擇定位硝化甲苯的方法 主要技術(shù)指標(biāo)：微管反應(yīng)器的管徑為0.5mm；電場(chǎng)強(qiáng)度為4000kV/m；硝化甲苯比無(wú)電場(chǎng)時(shí)對(duì)/鄰位增加6.3%，比釜式的增加8.9%。

科學(xué)性、先進(jìn)性

本作品設(shè)計(jì)并制作了熱空氣加熱微管式電場(chǎng)反應(yīng)器用于實(shí)驗(yàn)研究電場(chǎng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)影響的研究。 通過(guò)實(shí)驗(yàn)確認(rèn)了電場(chǎng)可以影響硝硫混酸硝化甲苯的選擇性，增加了對(duì)位選擇性。在電場(chǎng)強(qiáng)度為4000kV/m條件下，硝硫混酸硝化甲苯比無(wú)電場(chǎng)時(shí)對(duì)/鄰位增加了6.3%，比釜式的增加了8.9%。 電場(chǎng)在親電化學(xué)反應(yīng)中作為催化劑影響反應(yīng)的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

2010年六月北京理工大學(xué)“十佳優(yōu)秀大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目”

作品所處階段

實(shí)驗(yàn)室階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

任意方式

作品可展示的形式

實(shí)物；現(xiàn)場(chǎng)演示；圖片

使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了概念創(chuàng)新，驗(yàn)證了提出的電場(chǎng)反應(yīng)器和電場(chǎng)控制反應(yīng)選擇性的概念，確認(rèn)了電場(chǎng)可以控制反應(yīng)定位選擇性；實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用創(chuàng)新，電場(chǎng)極化在硝化甲苯的化學(xué)反應(yīng)應(yīng)用，產(chǎn)生電場(chǎng)催化控制定位選擇性，提高了對(duì)位硝化產(chǎn)物達(dá)到8.9%；實(shí)現(xiàn)了設(shè)備創(chuàng)新，設(shè)計(jì)并制作出微管電場(chǎng)反應(yīng)器裝置；實(shí)現(xiàn)了方法創(chuàng)新，發(fā)明了電場(chǎng)控制選擇定位連續(xù)硝化的方法。區(qū)別與普通電化學(xué)合成方法，本研究所用電極僅用于產(chǎn)生電場(chǎng)，不發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移，也沒(méi)形成電流回路。因此，基本沒(méi)有能量消耗，達(dá)到低能耗的特點(diǎn)。并開(kāi)拓了有機(jī)合成的新方法，進(jìn)而形成了全新的電場(chǎng)催化研究領(lǐng)域。 本研究的成果預(yù)期可以應(yīng)用于其他選擇性反應(yīng)，電場(chǎng)控制選擇定位連續(xù)硝化的方法可以經(jīng)過(guò)進(jìn)一步研究應(yīng)用于工業(yè)化。

同類課題研究水平概述

甲苯硝化反應(yīng)催化劑有以下四種。①粘土催化劑：粘土作為催化劑而得到重視主要是由于它的層狀結(jié)構(gòu)。將硝酸銅擔(dān)載于K10蒙脫土上制成載體硝酸銅催化劑，對(duì)甲苯顯示出較好的催化活性和區(qū)域選擇性。以皂土為催化劑，以硝酸銅-醋酐為硝化介質(zhì)對(duì)甲苯進(jìn)行了區(qū)域選擇性硝化，硝化產(chǎn)物P/O值可達(dá)到1.12。②金屬氧化物催化劑：因其特殊的晶相結(jié)構(gòu)和表面特性而具有許多重要的催化性能。將復(fù)合物催化劑SO4-2/TiO2-SiO2應(yīng)用于甲苯的區(qū)域選擇性硝化反應(yīng)，硝化產(chǎn)物P/O值可達(dá)1.56，將該催化劑再生后重復(fù)使用5 次，硝化產(chǎn)物P/O 值仍保持在1.23以上。1997 年，有人制備了皂土擔(dān)載金屬氧化物催化劑，利用此類復(fù)合型金屬氧化物為催化劑，以硝酸為硝化劑，對(duì)甲苯進(jìn)行了硝化，硝化產(chǎn)物顯示出較好的區(qū)域選擇性。將復(fù)合型金屬氧化物催化劑 TiO2-ZrO2/ SO4-2應(yīng)用于甲苯的區(qū)域選擇性硝化，產(chǎn)物P/O值可達(dá)1.56。③沸石分子篩：其用于選擇性合成反應(yīng)早有報(bào)導(dǎo)。1994 年，有人研究了用硝硫混酸硝化甲苯時(shí)，改性ZSM25 分子篩對(duì)硝化產(chǎn)物區(qū)域選擇性的影響，結(jié)果表明，混合改性ZSM25催化劑在優(yōu)化反應(yīng)條件下重復(fù)使用5 次，P/O值均在3.1～4.0范圍內(nèi)，收率均在95.4%～99.6%。④分子篩催化劑：2000年，通過(guò)研究分子篩上甲苯硝化的區(qū)域選擇性，可提高甲苯的對(duì)位硝化能力。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，以硝酸為硝化試劑，以高硅鋁比的ZSM25為催化劑時(shí)，甲苯硝化的區(qū)域選擇性好。在各種沸石分子篩存在的條件下，對(duì)NO2-O2體系中的甲苯進(jìn)行區(qū)域選擇性硝化， 硝化產(chǎn)物中對(duì)位異構(gòu)體的比例均能顯著提高， P/O值最高可達(dá)4.54。 電化學(xué)反應(yīng)工程技術(shù)已應(yīng)用多年，并且遍及許多工業(yè)部門(mén)。例如，食鹽水電解生產(chǎn)燒堿和氯氣是歷史悠久、規(guī)模巨大的一項(xiàng)電解工業(yè)。由于其耗電量大，利用電化學(xué)反應(yīng)工程原理，使用金屬穩(wěn)形陽(yáng)極，顯著縮小了極間距離，降低了能耗。目前，為提高空間反應(yīng)速率，正利用電化學(xué)反應(yīng)工程技術(shù)，設(shè)計(jì)如流化床電極等一系列以顆粒電極為基礎(chǔ)的電化學(xué)反應(yīng)器。 電場(chǎng)在化學(xué)反應(yīng)中作為選擇性催化劑的應(yīng)用研究尚未見(jiàn)報(bào)道。
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