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钯催化TADBIW氢解合成TAIW

2022-12-21唐晓飞冯世豪张瑶张圣龙李薇郭元盛刘宁陈松廉鹏

应用化工 2022年11期
关键词:催化剂

唐晓飞,冯世豪,张瑶,张圣龙,李薇,郭元盛,刘宁,陈松,廉鹏

(1.西安近代化学研究所,陕西 西安 710065;2.中汽研汽车检验中心(天津)有限公司,天津 300300)

六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20或HNIW)是已报道的综合性能最好的单质炸药。由四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷(TADBIW)合成四乙酰基六氮杂异伍兹烷(TAIW)是合成CL-20的关键步骤之一[1-2]。TADBIW合成TAIW目前包括氢解法和氧化法[3-5]。氢解法收率高、产物纯度高,因此工业上以氢解法为主,催化剂为Pd/C[6-9]。近期报道了Pd/树脂催化剂和PdFeAl双金属催化剂应用于TADBIW氢解合成TAIW,其中以PdFeAl为催化剂时产物获得88%收率[10-11]。为了进一步提高钯基双金属催化剂的活性,本文利用沉淀-还原法制备了SiO2、Al2O3和TiO2负载的钯基双金属催化剂,并对催化剂活性进行探究。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

四乙酰基二苄基六氮杂异戊兹烷、氯化钯、纳米二氧化钛、Ni(NO3)2·6H2O、Fe(NO3)3·9H2O、Co(NO3)2·6H2O、Ce(NO3)3·6H2O、乙酸、乙醇、NaBH4、发烟硝酸、浓硫酸均为分析纯。

Thermo SCIENTIFIC ESCALAB 250Xi X射线光电子能谱;Agilent 7700电感耦合等离子体光谱;JEM-2100F透射电子显微镜;AV500型(500 MHz)超导核磁共振仪。

1.2 催化剂制备

120 mL去离子水中加入9.4 mL 0.05 mol/L H2PdCl4溶液和0.14 g Ni(NO3)2·6H2O,室温搅拌5 min。加入0.5 g载体TiO2,搅拌,调节pH=12~14。升温至80 ℃,保持3 h,冷却至室温。加入 0.3 g NaBH4,搅拌0.5 h。过滤,水洗,干燥,得质量分数10% Pd-Ni/TiO2催化剂。

1.3 实验方法

高压釜中依次加入1 g TADBIW、0.04 g催化剂、4.8 mL AcOH和1.2 mL H2O,氮气和氢气置换,氢气压力0.5 MPa。升温至50 ℃,反应20 h。过滤,滤液旋蒸浓缩,过滤,乙醇洗涤,得0.592 g产物TAIW,收率为91%。1H NMR(500 MHz,D2O)δ:6.74~6.14(m,2H),5.70~5.49(m,4H),2.19~2.02(m,12H)。

TADBIW氢解合成TAIW,反应方程式如下:

2 结果与讨论

2.1 催化剂筛选

以1 g TADBIW、0.06 g催化剂、4.8 mL AcOH和1.2 mL H2O,在50 ℃和0.5 MPa H2条件下,反应20 h。探究催化剂对产物TAIW收率的影响。

2.1.1 催化剂载体的考察 以SiO2、Al2O3、TiO2为载体,载体对产物TAIW收率的影响见表1。……

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