储氢合金阴极还原草酸制备乙醛酸的研究

摘要

乙醛酸是重要的有机和生化试剂，草酸电解还原法制备乙醛酸具有原料易得，副产物少，无污染排放，产物分离和纯化容易，生产成本相对较低的优点，值得研究。 本文对有机电化学合成的一般原理、研究过程及乙醛酸电解还原的生产方法、用途等作了详细的阐述。 采用以泡沫镍为基体，LaNi5储氢合金粉为材料制备催化还原电极，对所制备的电极进行表面处理和活化，然后以铂电极作氧化电极，恒电位电解草酸，得出电极的表面处理和活化，可提高草酸电流效率至80％左右，显示了该电极具有高选择性、高效催化活性及长使用寿命等优点。通过改变电解工艺的各参数，我们找到了电解还原制备乙醛酸的最佳工艺条件：草酸浓度为1.0 mol/L，电流密度为120 A/dm2，电解温度为30℃。采用红外，高效液相色谱以及碘量法对生成的乙醛酸进行检测。 通过对Pb、Zn电极与贮氢合金电极的极化曲线进行对比，并就各种电极工作情况下，乙醛酸电流效率进行分析，得出使用储氢合金电极还原草酸不仅降低了1V左右的还原电位，而且电极无污染，选择性好。文中还对贮氢合金电极中毒原因进行分析，并找到了再生方法。 最后采用稳态极化曲线法，循环伏安法等对储氢电极上的电化学还原草酸反应进行机理分析和探讨，我们得出之所以具有较高的电流效率，关键在于草酸在储氢合金电极上的还原电位较低，从而析氢副反应不明显或受到抑制。在有草酸的存在下，氢气在贮氢合金电极上析出可能是析出的活性氢原子对草酸的还原。 用储氢合金电极作阴极合成乙醛酸，流程短，成本低，见效快，无污染和电流效率高等优点，具有广阔的工业化前景。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1.1有机电化学

1.1.1有机电化学的发展

1.1.2有机电化学合成的特点

1.1.3有机电合成的一般原理

1.2储氢合金在有机电合成中的应用

1.2.1储氢合金的发现与性质

1.2.2储氢合金的应用

1.3乙醛酸的制备及应用

1.3.1乙醛酸简介

1.3.2电解合成乙醛酸的发展

1.3.3电解合成乙醛酸的现状

1.4论文的选题依据及研究内容

第二章实验原理与方法

2.1实验仪器与试剂

2.2电极的制作及处理

2.3实验仪器及装置

2.3.1电解实验装置

2.3.2电解工艺

2.3.3储氢合金电极寿命实验及再生问题

2.4乙醛酸的分析

2.4.1乙醛酸的定性分析

2.4.2乙醛酸的定量分析

第三章结果与讨论

3.1储氢合金粉的筛选、表面处理及电极的活化

3.1.1储氢合金粉的筛选

3.1.2储氢合金粉表面处理及活化

3.2电解工艺条件的优化

3.2.1电流密度对电流效率的影响

3.2.2温度的选择

3.2.3草酸浓度的影响

3.2.4电解液和添加剂的影响

3.2.5电解方式的影响

3.2.6正交实验

3.3储氢合金电极使用寿命及再生

3.3.1电镜扫描

3.3.2 TGA分析

3.3.3催化剂的再生

3.4不同电极上的还原极化曲线

3.5乙醛酸的检测分析

3.5.1显色定性分析

3.5.2红外光谱定性分析

3.5.2碘量法定量分析

3.5.4高效液相色谱定量分析

3.6循环伏安分析

3.7乙醛酸在储氢合金阴极上还原过程的初步分析

第四章结论

参考文献

致谢

附录：硕士期间发表的论文