铁酸锰/稻壳炭催化还原硝基苯酚的研究开题报告

1. 研究目的与意义

硝基苯酚是大多数化工生产中使用比例很大的初始反应原料，但其本身却被美国环境保护组织评为世界上最毒的114种有机污染物之一，对自然生态环境和人类身体健康都造成了相当大的威胁。然而，其还原产物氨基苯酚（Aminophenol）是精细化工工业生产的重要中间体，广泛应用于染料、医药、表面活性剂等领域因此，选择高效的还原方法将硝基苯酚还原为氨基苯酚至关重要。日前，硝基苯酚还原的方法主要包括：（1）金属/酸还原，通常需要选用强酸作为反应介质，可选择性差；（2）电解还原，酸性或碱性的电解液都会使得硝基苯酚还原率大幅度的降低；（3）催化加氢，与以上方法相比，此法不仅具有较好的转化率和可选择性，且不会产生酸/碱性废水，更高效环保。但催化加氢的催化剂通常为一些贵金属（铂、金等）基纳米材料，成本太高难以大规模生产，经济效益有待提高。磁性尖晶石半导体（如MFe₂O₄, M=Co，Ni，Mn，Zn等）复合物已经被报道可用于催化还原硝基类化合物。 近年来，碳材料由于价格低廉，已被广泛应用于新型纳米复合材料的设计和制备。稻壳炭因其具有较大的比表面积、出色的导电性以及化学稳定性，有助于它成为优异的催化剂载体，进一步提高催化剂的催化活性。因此我们设计由稻壳炭作为载体负载铁酸盐化合物用于硝基苯酚的还原。

2. 国内外研究现状分析

自20世纪30年代开始，人们便开始了对铁酸盐的系统研究，随着人们研究的不断深入，对铁酸盐的研究无论是在理论上还是在实际应用中都取得了很好的成果。尤其是尖晶石型铁酸盐，因其特有的晶体结构，拥有良好的磁学性能、磁光性能、催化性能、吸波性能及较高的化学稳定性、廉价的成本、简单的制备工艺等特点，已被广泛应用于环境工程、制药和材料等各个领域。近年来尖晶石型铁酸盐在催化领域也吸引了研究者的广泛关注。

加娜尔古丽.加铁力采用水热法制备不同铁锌比例的铁酸锌，并催化微波降解双酚a。研究了试剂摩尔比、前驱体ph,水热反应温度、水热反应时间等因素对催化剂活性的影响。实验结果表明：降解率随着 zn² 含量的增加而逐渐上升但是达到 fe: zn =1.5: 1之后随着 zn² 含量的增加减小；降解率随着前躯体ph值的增大而变大但是达到ph=9.2之后降解率随着ph值的继续增大反而下降，ph对催化剂的吸附性能没有明显的影响；水热反应时间为18h时铁酸锌的催化活性最高；水热温度的变化对铁酸锌吸附性能影响不大，水热温度太高反而使铁酸锌催化活性降低。

goyal 等采用溶胶-凝胶法合成了铁酸盐 mfe₂o₄ (m =ni, cu, zn等)，并用于催化还原硝基酚转化为氨基酚。结果发现，在室温、过量的 nabh₄作为还原剂、水溶液中，cufe₂o₄和 nife₂o₄在硝基酚的还原反应上，其催化活性具有显著的差异，而znfe₂o₄几乎没有催化活性。

3. 研究的基本内容与计划

1.研究内容

（1）通过水热法一步合成基于稻壳炭的纳米铁酸锰，制备不同含量的铁酸锰的铁酸锰-稻壳炭复合材料样品

（2）通过催化还原硝基酚的反应速率找出最适合比例（质量分数）的催化剂。

4. 研究创新点

1、通过一步水热法合成铁酸锰-稻壳炭复合催化剂

2、催化剂具有磁性，解决了催化剂难分离的难题

3、解决了稻壳焚烧的污染问题，实现了变废为宝