Целью данной работы является изучение реакции гидрирования n-нитрофенола на 1 % Pt катализаторах, нанесенных на оксиды гадолиния, самария и алюминия. Данная работа является продолжением работы [1].
Кинетика реакции изучалась на лабораторной установке, описание которой дано в работе [2]. Так как n-нитрофенол является твердым веществом, то необходимо было подобрать среду для гидрирования. Для этого первоначально была изучена растворимость
n-нитрофенола в ряде растворителей: вода (практически не растворяется), этиловый, изопропиловый и изоамиловый спирты. Найдено, что лучшим растворителем n-нит-рофенола является этанол. Для гидрирования его в качестве среды был взят 20 % этанол.
Реакция протекает по схеме:
На рис. 1 представлены кинетические кривые гидрирования n-нитрофенола на 1 %Pt/Gd2O3 (1), 1 %Pt/Sm2O3 (2) и 1 % Pt/Al2O3 (3) катализаторах в координатах: «скорость гидрирования – объем поглощенного водорода». Гидрирование n-нитрофенола происходит с понижающейся скоростью. Начальная скорость гидрирования на 1 %Pt/Gd2O3 (1), 1 %Pt/Sm2O3 (2) и 1 % Pt/Al2O3 (3) катализаторах соответственно составляет 27,6; 25,1 и 7,8 мл Н2/(мин г катализатора). Следовательно, активность 1 %Pt/Gd2O3 катализатора превосходит активность катализатора сравнения в 3,5 раз, а активность 1 %Pt/Sm2O3 катализатора выше активности катализатора сравнения в 3,2 раза.
На рис. 2 представлены кинетические кривые гидрирования п-нитрофенола на катализаторах 1 % Pt/Al2O3 (Sm2O3 и Gd2O3) в координатах: «объем поглощенного водорода – время». Все кривые носят однотипный характер: примерно до 70-80 % превращения п-нит-рофенола в п-аминофенол, кинетические кривые во временном интервале практически прямолинейны. При проведении опытов было отмечено, что при гидрировании n-нит-рофенола объем поглощенного водорода практически соответствует теоретическому, который составляет 96,7 мл. При гидрировании n-нитрофенола на выше указанных катализаторах реакция заканчивается за 110, 71, 50 минут на 1 % Pt/Gd2O3 (1), 1 %Pt/Sm2O3 (2) и 1 % Pt/Al2O3 (3) катализаторах, соответственно.
Рис. 1. Зависимость скорости гидрирования п-нитрофенола от объема поглощенного водорода на 1 %Pt/Gd2O3 (1), 1 %Pt/Sm2O3 (2) и 1 %Pt/Al2O3 (3) катализаторах
Рис. 2. Зависимость объема поглощенного водорода от времени при гидрировании n-нитрофенола на 1 %Pt/Gd2O3 (1), 1 %Pt/Sm2O3 (2) и 1 %Pt/Al2O3 (3) катализаторах
Для реакции гидрирования п-нитрофенола интегральным методом подстановки и графическим методом была рассчитана константа скорости реакции и определен порядок реакции по гидрируемому веществу. В обоих случаях отмечается первый порядок по п-нит-рофенолу.