电解还原法合成苯胺

摘要在所有已知导电聚合物中，聚苯胺因其稳定性，可控制的导电率以及氧化还原特性等引起了众多科学家的兴趣，目前已经成为导电聚合物研究的热点。

本文以铂片为电极，用电化学方法来合成聚苯胺。

研究了电极、电解溶液以及扫描速度等因素的改变对聚苯胺膜形貌及电化学可逆性的影响。

在室温条件下的酸性溶液中，以铂片为电极，用苯胺单体作为反应剂，通过循环伏安法制备聚苯胺薄膜。

研究了在不同电解质溶液中聚苯胺的电化学合成及其电化学氧化还原行为电解质溶液组成的关系，重点分析了苯胺单体浓度、质子酸浓度以及阴离子种类、扫描速度对苯胺形态和电化学活性的影响。

结果表明，在苯胺浓度为0.1mol／L，硫酸浓度0.1mol/Ｌ，盐酸浓度为0.5mol／Ｌ的混合溶液中，当扫描速度为0.03V/s时，可获得颗粒均匀度比较高的聚合物。

该聚合物具有很好的氧化还原可逆性。

关键词：导电聚合物；聚苯胺；循环伏安法；可逆性；扫描速度AbstractAmong all conducting polymers, polyaniline has attracted considerable interest for its environmental stability, controllable electrical conductivity, and interesting redox properties. In this paper we have reported the synthesis and characterization of polyaniline deposited in a aniline sulphric acid, electrode and chlohydic acid solution on platinum electrode.Polyaniline films have been synthesized on platinum surface in inorganic acid aniline solution under different conditions such as scan rates and acid concentration. Applying Cyclic voltametry method polymerized polyaniline , inspecting the effects of different preparation conditions on their physical structure and electrochemistry properties. Using SEM for surface morphology characterization, employing XRD for structucal characterization of polyaniline film. The results indicate that polyaniline films synthesized in 0.1 mol/L aniline containing 1.0 mol/L sulfuric acid and 0.5 mol/L hydrochloric acid solution, at the ambient temperature and scan rate 0.03V/s we can get uniform grain exhibit good reversibility.Key words: conducting polymer; polyaniline; cyclic voltametry method; reversibility; scan rate目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)第一章文献综述 (1)1.1导电聚合物简介 (1)1.1.1电子导电聚合物 (1)1.1.2聚苯胺的历史及现状 (2)1.1.3聚苯胺研究中存在的主要问题 (3)1.2聚苯胺结构及性质 (4)1.2.1聚苯胺的结构及特性 (4)1.2.2聚苯胺的特殊掺杂机制 (6)1.2.3导电聚苯胺导电机理 (6)1.3聚苯胺的合成 (7)1.3.1电化学合成及基本方法 (8)1.3.2导电聚合物电化学合成机理 (8)1.4聚苯胺的应用 (9)1.4.1导电材料 (9)1.4.2能源材料 (9)1.4.3防腐材料 (10)1.4.4电池屏蔽材料 (11)1.5研究方法 (11)1.5.1线性扫描伏安法(Linear Sweep Voltammetry) (11)1.5.2循环伏安法(Cyclic Voltammetry) (11)第二章电化学方法制备聚苯胺与分析 (13)2.1 实验部分 (13)2.1.1 实验药品及仪器 (13)2.1.2 工作电极制备 (13)2.1.3苯胺酸溶液的制备 (14)2.1.4 聚苯胺合成 (14)2.1.5 实验方法 (14)第三章结果与讨论 (15)3.1 酸性介质的种类及浓度的影响 (15)3.1.1 质子酸种类的影响 (15)3.1.2 质子酸浓度的影响 (18)3.2 苯胺浓度的影响 (20)第四章结论与建议 (23)4.1结论 (23)4.2 建议 (23)参考文献 (25)第一章文献综述1.1导电聚合物简介所谓导电高聚物是由具有共轭π键的聚合物经化学和电化学“掺杂"后形成的，通过“掺杂”使其电导率由绝缘体上升至导体的数量级[1]。

导电聚合物及其复合材料的制备与性能研究导电聚合物是一种具有导电性能的材料，其制备过程涉及到聚合物的合成和导电添加剂的掺杂。

导电聚合物在电子和光电器件中具有广泛的应用前景，如有机太阳能电池、柔性显示器、传感器等。

本文将从导电聚合物的制备方法和性能研究两方面来进行论述。

一、导电聚合物的制备方法1.1 化学氧化聚合法化学氧化聚合法是目前制备导电聚合物最常用的方法之一。

以聚苯胺（PANI）为例，其合成过程如下：首先将苯胺单体与氧化剂溶液混合，通过化学反应使其发生氧化聚合，形成导电聚合物。

该方法具有简单、成本低等优点，但聚合物的导电性能差，且溶液中的有毒气体排放对环境造成污染。

1.2 共沉淀聚合法共沉淀聚合法是一种通过电解或化学氧化还原反应制备导电聚合物的方法。

以聚咔唑（PZ）为例，其合成过程如下：通过电解反应或化学反应使反应物中的单体共沉淀生成导电聚合物。

该方法具有制备高纯度导电聚合物的优势，但其过程较为复杂，需要控制反应条件和反应物的浓度。

二、导电聚合物的性能研究2.1 导电性能研究导电聚合物的导电性能是评价其应用价值的重要指标之一。

研究人员通过测量导电聚合物的电阻率、电导率等物理指标来评估其导电性能。

同时，还需要研究导电聚合物的导电机理，探索其导电行为受控制的方式。

例如，研究温度、压力、光辐射等外界条件对导电聚合物的导电性能的影响，为其在不同应力环境下的应用提供理论依据。

2.2 机械性能研究导电聚合物在应用中需要具备一定的机械性能，如柔韧性、拉伸强度等。

研究人员通过拉伸实验、压缩实验等测试手段，探究导电聚合物在不同应力条件下的机械行为。

同时，还需要研究导电聚合物的断裂机理，提出相应的改进方案，使其在机械性能方面能够满足实际应用需求。

2.3 稳定性研究由于导电聚合物具有高分子结构，其在长期使用或者极端环境下可能会产生降解、老化等问题。

因此，研究导电聚合物的稳定性是十分必要的。

研究人员通过模拟实验和长期使用等手段，评估导电聚合物在不同条件下的稳定性，并提出相应的改进方案，使其具备较好的耐久性。

硝基苯液相催化加氢制苯胺技术进展苯胺是一种用途十分广泛的有机化工中间体，广泛应用于聚氨酯原料二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、燃料、医药、橡胶助剂、农药及精细化工中间体的生产。

尤其是作为MDI的生产原料，具有很大的市场潜力。

近年来，随着MDI生产的不断发展，苯胺生产能力不断扩大，生产装置趋向大型化。

目前苯胺生产工艺路线主要有硝基苯铁粉还原法、苯酚氨化法和硝基苯催化加氢法，分别占苯胺总生产能力的5%、10%和85%，其中硝基苯催化加氢法又分为固定床气相催化加氢、流化床气相催化加氢和液相催化加氢法。

目前我国除山东烟台万华聚氨酯集团公司采用固定床工艺、山西天脊集团公司采用液相加氢工艺外，全部采用流化床气相催化加氢法。

虽然气相加氢取得了流化床和固定床的混合床技术、催化剂体外再生等一些科技成果，使加氢装置有了很大的改进；但是当年产量达到10万t 以上时，就遇到了设备体积以及产品质量的巨大挑战。

而国外应运而生的液相法加氢制苯胺技术则成功地解决了这一问题，使苯胺的生产技术有了质的飞跃。

由于液相加氢具有反应温度低、副反应少、催化负荷高、设备生产能力大、总投资低等优点，近年来已引起人们的关注。

本文介绍了硝基苯液相催化加氢技术研究进展，为我国硝基苯催化加氢制苯胺技术提供参考建议。

1 传统硝基苯液相加氢制苯胺工艺为了解决硝基苯气相加氢制苯胺反应温度高等问题，英国ICI、日本三井东亚(Mitsui Toatsu)、美国杜邦(DuPont)公司等相继开发出硝基苯液相催化加氢工艺。

1.1 ICI公司硝基苯液相加氢制苯胺工艺ICI公司在1939年成功开发硝基苯液相加氢制苯胺工艺，采用苯胺作为溶剂，以硅藻土为载体的活性镍为催化剂，载体的粒径为200目，在反应时要及时移走反应中产生的水，防止水浸湿催化剂。

当硝基苯浓度较低时，如当苯胺的摩尔分数大于还原的摩尔分数时，该催化剂具有很好的活性。

一般在100℃、3MPa压力下反应。

采用浆态床反应器或流化床反应器，通过反应压力将反应物混合进行浓缩，从而去除反应热。

邻硝基甲苯催化合成甲基苯胺工艺研究作者：陈君丽来源：《当代化工》2015年第07期摘要：目前国内的甲基苯胺生产大量采用铁粉还原法，但是该方法缺陷较大，国家已经命令禁止。

对邻硝基甲苯催化合成甲基苯胺的工艺进行了研究，主要研究了利用邻硝基甲苯为原料合成甲基苯胺的工艺过程中催化剂的评估和选择、反应机理、反应过程的影响因素等工作进行研究，从而得到最佳的合成工艺。

关键词：邻硝基甲苯；催化；加氢；甲基苯胺中图分类号：TQ 028 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2015）07-1671-03Research on Catalytic Synthesis of Methyl Aniline From o-NitrotolueneCHEN Jun-li（Henan Chemical Industry Vocational College，Henan Zhengzhou 450042，China）Abstract： At present domestic methyl aniline production widely uses iron powder reduction method， but the method has gross defects， and has been prohibited to use. In this paper， catalytic synthesis of methyl aniline from o-nitrotoluene was studied， including evaluation and choice of catalysts， research of reaction mechanism and influence factors. At last， the best synthesis process conditions were determined .Key words： 0-nitrotoluene； Catalytic synthesis； Hydrogenation； Methyl aniline1 甲基苯胺合成条件的选择1.1 反应物的结构和性质不同结构的有机物催化氢化的难易程度存在一定差异。

苯胺电聚合过程的研究
苯胺电聚合是指利用电化学方法将苯胺单体转化为具有导电性的高聚物的过程。

该过程自20世纪初以来一直受到广泛研究和应用。

下面将分步骤阐述苯胺电聚合过程的研究。

第一步：制备苯胺单体溶液
苯胺是一种固体物质，通常需要将其溶解在溶剂中制备出苯胺单体溶液。

目前常用的溶剂包括乙腈、四氢呋喃、氯仿等。

制备出的苯胺单体溶液应该保持透明无色、无悬浮物等特点。

第二步：电聚合实验
将制备好的苯胺单体溶液加入电解质溶液中，然后在阳极和阴极之间施加电压进行电聚合反应。

电聚合反应的条件需要选择合适的电压、电极间距、电解液和反应时间等参数。

在反应过程中，苯胺单体中的氨基与电解质中的阳离子发生共价键形成具有导电性的高分子。

第三步：高分子样品的提取和分析
在电聚合反应结束后，需要将反应产物从反应器中提取出来。

通过洗涤、滤干等工艺步骤，将提取物转化为固态的高分子样品。

对样品进行物理、化学等多种测试，如四探针法、红外光谱等方法来检测其电学性质、结构等特性。

苯胺电聚合技术具有广泛的应用前景。

它可以制备出高度结晶、导电性能卓越的聚合物。

此外，苯胺电聚合也可以作为制备传感器、电化学电容器、透明导电膜和光电材料等领域的重要方法和手段。

2022届高三第三次模拟考试卷化学（四）注意事项：1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。

2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。

3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。

写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。

4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。

第Ⅰ卷（选择题）一、选择题：本题共7小题，每小题6分，共42分。

在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1．新材料的发展充分体现了“中国技术”“中国制造”和“中国力量”。

下列成果所涉及的材料为金属材料的是A．“奋斗者”号深潜器载人舱的外壳——钛合金B．“长征五B”运载火箭中使用了耐热性、导热性好的材料——氮化铝陶瓷C．“领雁”AG50飞机主体结构的复合材料——玻璃纤维复合材料D．“天问一号”火星探测器太阳翼的材料——石墨纤维复合聚酰胺薄膜【答案】A【解析】A．钛合金是合金材料，属于金属材料，故A选；B．氮化铝陶瓷属于无机非金属材料，故B不选；C．玻璃纤维是由熔融状态下的玻璃快速抽拉而成细丝，不属于金属材料，故C不选；D．石墨纤维是碳元素组成的一种单质，属于无机非金属材料；聚酰胺薄膜为有机高分子合成材料，不属于金属材料，故D不选；答案选A。

2．下列反应的方程式不正确的是A．向饱和氯化钠溶液中依次通入足量NH3和CO2：Na++NH3+H2O+CO2=NaHCO3↓+NH4+B．电解CuSO4溶液的总反应（石墨作阳极、铁作阴极）：2Cu2++2H2O 电解2Cu+4H++O2↑C．FeO与稀硝酸的反应：3FeO+10H++NO3-=3Fe3++NO↑+5H2OD ．向碳酸氢钠溶液中滴加少量石灰水：HCO 3-+Ca 2++OH -=CaCO 3↓+H 2O【答案】D【解析】A ．向饱和氯化钠溶液中依次通入足量NH 3和CO 2，发生反应生成NaHCO 3晶体和氯化铵，反应的离子方程式为：Na ++NH 3+H 2O+CO 2=NaHCO 3↓+NH 4+，A 正确；B ．电解CuSO 4溶液，在阳极上水电离产生的氢氧根离子失去电子产生氧气，阴极上铜离子得电子生成单质铜，总反应（石墨作阳极、铁作阴极）为：2Cu 2++2H 2O电解2Cu+4H ++O 2↑，B 正确；C ．FeO 与稀硝酸发生氧化还原反应，产生硝酸铁、一氧化氮和水，离子方程式为：3FeO+10H ++NO 3-=3Fe 3++NO↑+5H 2O ，C 正确；D ．向碳酸氢钠溶液中滴加少量石灰水，离子方程式为：2HCO 3-+Ca 2++2OH -=CaCO 3↓+2H 2O+ CO 2-3，D 错误；答案选D 。

苯胺制备原理
苯胺是一种芳香胺，其制备可以通过苯与氨之间的格氏反应来实现。

反应原理如下：
苯胺的制备反应方程式为：
C6H6 + NH3 → C6H5NH2 + H2O
苯和氨在酸性条件下进行反应，生成苯胺和水。

这个反应通常在加热条件下进行，可以使用催化剂来促进反应的进行。

常用的催化剂包括氯化亚铜、氯化铁等。

实际制备过程中，首先将苯和氨加入反应容器中，然后加入酸性催化剂，通常使用浓磷酸。

随后反应混合物进行加热，一般在反应温度为120-150摄氏度范围内进行。

反应进行一段时间后，反应完成，得到苯胺。

最后通过蒸馏、结晶等方法对产物进行纯化。

苯胺是一种重要的有机化工原料，在药物合成、染料合成及橡胶制品等领域有广泛的应用。

其制备过程相对简单，但需要注意操作过程中的安全问题，防止氨气对人体的损害。

硝基苯还原为苯胺条件反应
硝基苯（nitrobenzene）还原为苯胺（aniline）通常需要使用催化剂和适当的反应条件。

常见的方法是利用亚铁和盐酸或者利用金属镍作为催化剂进行还原反应。

一种常见的反应条件如下：
-反应物：硝基苯（nitrobenzene）
-溶剂：通常选择醇类或醚类溶剂，如甲醇、乙醇等。

-催化剂：通常采用亚铁粉末或金属镍作为催化剂。

-还原剂：常用的还原剂包括亚硫酸钠（sodium sulfite）或亚硫酸氢钠（sodium bisulfite）等，这些还原剂可以将硝基团还原成氨基（NH2）。

在实验室条件下，通常会将硝基苯与适量的还原剂和催化剂加入到溶剂中，并在适当的温度下进行反应，在反应过程中控制反应的温度和时间，最终得到苯胺产物。

需要注意的是，还原反应通常是有毒、易燃的化学反应，操作时需要采取相应的安全措施，并严格遵循实验室安全规范。

对于化学反应以及实验室操作，应遵循相关的化学品安全操作规程。

实验42 电化学合成聚苯胺电致变色膜一、实验目的1．了解聚苯胺电致变色膜的电化学制备方法。

2．熟悉电化学装置的操作方法。

3．了解有机物紫外吸收光谱的测定方法。

二、实验原理电化学法制备聚苯胺是在含苯胺的电解质溶液中，选择适当的电化学条件，使苯胺在阳极上发生氧化聚合反应，生成粘附于电极表面的聚苯胺薄膜或是沉积在电极表面的聚苯胺粉末。

聚苯胺的形成是通过阳极偶合机理完成的。

在酸性条件下，聚苯胺链具有导电性质，保证了电子能通过聚苯胺链传导至阳极，使增长继续。

只有当头头偶合反应发生，形成偶氮结构，才使得聚合停止。

聚苯胺链的形成是活性链端（—NH2）反复进行上述反应，不断增长的结果。

聚苯胺电致变色膜有4种不同的存在形式，它们分别具有不同的颜色。

苯胺能经电化学聚合形成绿色的叫做翡翠盐的聚苯胺导电形式。

当膜形成后，聚苯胺电致变色膜的4种形式都能得到，并可以非常快地进行可逆的电化学相互转化。

可通过改变外加电压实现翡翠绿和翡翠基蓝之间的转化，也可以通过改变pH值来实现。

三、主要仪器与试剂1．仪器150 mL烧杯两只，导电玻璃(工作电极，正极，实验中浸入电解池中的导电玻璃面积均为1 cm2)，铂丝(对电极，负极)，2节1.5 Ｖ电池，可变电阻器(0～1×105Ω)，万用表，紫外分光光度计(北京普析通用仪器有限公司)。

2．试剂聚苯胺，浓HNO3，KCl，HCl。

四、实验步骤安全预防：浓HNO3易挥发、有毒，操作时要注意通风。

1. 50 mL 3.0 mol·L－1 HNO3溶液：量取浓HNO3 36.80 mL稀释至50.00 ｍL。

2．0.10 mol·L－1 HNO3和0.50 mol·L－1 KCl混合溶液：量取3.0 mol·L－1 HNO3 31.50 mL，稀释至45.00 mL，再加入KCl 1.700ｇ，混合均匀。

3．烧杯中加40.00 mL 3.0 mol·L－1 HNO3和3.00 mL苯胺，混合均匀。

间甲苯胺化工过程设计编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（间甲苯胺化工过程设计）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

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化工过程设计作业姓名：学号：专业：题目：指导老师：年月目录1.产品概述.。

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. (1)1。

1间甲苯胺理化性质。

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.11。

2间甲苯胺概述..。

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.11。

.3间甲苯胺合成工艺介绍...。

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21。

3.1化学还原法。

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.21。

3。

2电解还原法..。

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21.3。

3 CO／H2O还原.。

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聚苯胺的合成及其电化学性能研究聚苯胺是一种具有重要应用价值的有机高分子材料，其在电化学传感器、光电转换器、电磁波屏蔽等领域都有广泛的应用。

本文将介绍聚苯胺的合成方法及其电化学性能研究进展。

一、聚苯胺的合成方法1. 化学氧化法聚苯胺最常用的合成方法之一是化学氧化法。

该方法是将苯胺与氧化剂反应，生成聚苯胺。

常用的氧化剂有过氧化氢、过氧化铵、氯酸钾等。

在实验中，通常将苯胺与氧化剂混合溶液在低温下反应，反应后用水洗涤、乙醇洗涤等步骤进行纯化。

2. 电化学合成法电化学合成法是另一种常用的聚苯胺合成方法。

该方法是在电解池中将苯胺置于阳极处进行电化学氧化，在电极表面生成聚苯胺。

实验中，电化学合成法的电解液通常为硫酸和苯胺；电极材料常为铂、金等贵金属。

3. 辐射法辐射法是一种新型合成聚苯胺的方法，该方法利用辐射原理，将苯胺溶液辐照一段时间后合成聚苯胺。

该方法具有无需氧化剂，反应时间短等优点，但现阶段还存在一些问题需要解决。

二、聚苯胺的电化学性能研究进展1. 电学导电性聚苯胺是一种具有良好导电性的高分子材料。

研究表明，聚苯胺的导电性与其掺杂物种类和浓度、氧化程度、结晶度等因素密切相关。

目前，常用的掺杂物有磺酸、盐酸、硝酸等，掺杂浓度过高会降低聚合物的导电性。

2. 电化学性能聚苯胺具有良好的电化学性能，可以作为电极材料用于电化学传感器、光电转换器等领域。

研究表明，聚苯胺电极对氨气、氧气、亚硝酸等物质具有良好的响应性。

此外，聚苯胺还可以作为超级电容器电极材料，具有高电容性能，可以应用于电动汽车、智能电网等领域。

3. 应用领域由于聚苯胺具有良好的电学导电性和电化学性能，因此被广泛应用于电化学传感器、光电转换器、电磁波屏蔽等领域。

此外，聚苯胺还可以用作催化剂载体、气体分离膜等材料，在能源、环保等领域也有广泛的应用。

综上所述，聚苯胺具有广泛的应用前景和研究价值。

随着社会科技的不断进步，聚苯胺的合成方法和性能研究也将不断完善，推动聚苯胺的应用领域不断扩展。

专利名称：电解法制备联苯胺的方法及电解装置专利类型：发明专利
发明人：吕成信
申请号：CN02159689.1
申请日：20021230
公开号：CN1511975A
公开日：
20040714
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开的是一种电解法制备联苯胺的方法和装置，主要是在圆锥形的电解槽中采用离子膜作电解隔膜，铁制阴极，镍制阳极进行电解，采用10－30％浓度的氢氧化钠为碱性介质，将溶于二甲苯溶液的硝基苯类化合物及相当于原料1－15％的催化剂一氧化铅加入电解槽中后升温至50－60℃时，通直流电开始电解，电解电压范围为1.8V－3.6V，电流610A－960A，电解中不断补充阳极区内的氢氧化钠溶液。

电解完毕后静止分离出的二甲苯溶液先经盐酸反复多次去除副产物，然后浓缩冷却结晶纯度达99.5％以上的肼撑苯类化合物，再经盐酸重排后得相应联苯胺。

本发明方法克服了现有电解法中使用陶瓷隔膜而产生的堵塞、电流电压下降的问题，可达到工业化稳定生产且工艺更加合理，操作简便，产品纯度高。

申请人：吕成信
地址：071000 河北省保定市卫生路5号
国籍：CN
代理机构：北京纪凯知识产权代理有限公司
代理人：王燕秋
更多信息请下载全文后查看。