納米氧化鐵的制備及其對C-N鍵形成反應(yīng)的催化性能.pdf

1、近年來，隨著鋼鐵需求量的不斷增加，在鋼鐵處理的過程中會產(chǎn)生數(shù)萬噸的酸洗廢液，若不妥善處理，則會對人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境造成毀滅性的傷害。本文采用溶膠凝膠法以酸洗廢液或三氯化鐵為原料，聚乙二醇400為分散劑，氨水為沉淀劑制備了納米氧化鐵，并利用XRD、TEM、SEM、FT-IR、UV-Vis、ICP-MS等技術(shù)對樣品進行了表征。結(jié)果表明，所制備的氧化鐵為結(jié)晶度、分散性、純度均較好的，粒徑均勻的球形納米α-Fe2O3，粒徑為30nm左右。<

2、br>　　將納米氧化鐵用于催化胺的芐基化反應(yīng)，以8％Na2CO3的水溶液為反應(yīng)溶劑，芐基氯和芐基溴為芐基化試劑對芳香胺（苯胺、4-氯苯胺、4-甲基苯胺、2-甲基苯胺、3-甲基苯胺、對甲氧基苯胺等）和脂肪胺（異丙胺、正丁胺、叔丁胺、二乙胺、二異丙基胺、二正丁胺、二環(huán)己胺等）進行N-芐基化反應(yīng)。結(jié)果表明，該催化劑對芳族胺的芐基化反應(yīng)中，氯化芐的轉(zhuǎn)化率接近100％，N-單取代產(chǎn)物的選擇性大于82％。相比之下，脂肪族胺的芐基化反應(yīng)需要在相對較長

3、的反應(yīng)時間(3-5h)下，氯化芐才可以達到99.9％的轉(zhuǎn)化率，且該催化劑對脂肪族仲胺（二異丙胺、二正丁胺、二環(huán)己胺）的N-單取代產(chǎn)物選擇性較好，均大于84％;對脂肪族伯胺（異丙胺、正丁胺、叔丁胺）的N-單取代產(chǎn)物的選擇性卻相對較低，介于19-35％之間，N-二取代產(chǎn)物的選擇性相對較高，均大于60％。
　　為確定反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、催化劑用量和反應(yīng)物摩爾比對胺的芐基化反應(yīng)的影響，應(yīng)用所制備的α-Fe2O3為催化劑對二乙胺進行了芐基化

4、反應(yīng)的研究，并確定了其最佳工藝條件:反應(yīng)溫度50℃、反應(yīng)時間3h、催化劑用量0.1g、二乙胺/芐基氯摩爾比為3∶1，該條件下，氯化芐的轉(zhuǎn)化率可達99.9％，二乙基芐胺的選擇性可達97％。
　　還應(yīng)用所制備的球形α-Fe2O3為催化劑對4-甲基苯胺進行了芐基化反應(yīng)的研究，并確定了其最佳工藝條件:反應(yīng)溫度60℃、反應(yīng)時間1h、催化劑用量0.1g、4-甲基苯胺/芐基氯摩爾比3∶1.該條件下，氯化芐的轉(zhuǎn)化率可達99.9％，N-單取代產(chǎn)物的

5、選擇性可達87％。
　　實驗中我們還探討了芐基溴和芐醇作為芐基化試劑的性能，芐基溴具有與芐基氯相同的轉(zhuǎn)化率，但N-取代產(chǎn)物的選擇性略低。當使用芐醇作為芐基化試劑時，則完全不進行N-芐基化。探討了不同溶劑對反應(yīng)活性的影響，當使用乙腈為溶劑時，二乙胺和苯胺與芐基氯的N-芐基化也表現(xiàn)出與使用8％Na2CO3水溶液的體系相同的活性。但是，由于乙腈在有機化合物中的溶解性，產(chǎn)物從反應(yīng)混合物中的分離變得困難。因此，使用堿性水溶液作為胺的N-芐基