硝基苯的还原反应及其降解研究

硝基苯纯品无色，工业品淡黄色油状液体，浓烈苦杏仁味，微溶于水，极易溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿等有机溶剂，常温易挥发形成有毒蒸气，主要用于制备苯胺，溶解高分子、染料、纤维素酯，实验室高沸点极性溶剂，制备间苯二胺、黑色油溶性染料，有机反应弱氧化剂、军工中间体原料。

还原反应

黄豆杆作为一种可再生的生物质资源,其成本低廉、环境友好,具有高值利用的开发潜力。高文秀等人将黄豆杆经预碳化、水热、活化和碳化等处理转化为氮掺杂碳材料SSC-X,通过控制制备条件调变SSC-X的孔隙结构、比表面积、缺陷位量及氮物种的构型,优化其催化硝基苯加氢反应的性能。催化剂SSC-800在水合肼作还原剂的环己烷溶剂中于80℃反应0.75h,硝基苯转化率为100%,苯胺选择性为大于99%,循环使用8次后仍具有良好的催化活性,苯胺的收率保持在99%以上[1]。

高永平等人以原位合成法制备氮掺杂碳材料MG-800,负载多金属氧酸盐PCuMo11,得到复合材料PCuMo11/MG-800。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、N2吸附-脱附及X射线光电子能谱(XPS)等测试手段对复合材料进行表征。MG-800丰富的氮元素和高比表面积有助于PCuMo11的均匀分散;PCuMo11与MG-800的化学相互作用提高了催化剂的活性和稳定性。实验结果显示,含0.5mmol硝基苯的乙醇溶液中加入1.5mmol水合肼还原剂和10mg PCuMo11/MG-800催化剂,80℃反应20min,硝基苯转化率达100％,苯胺选择性大于99.9％,催化剂的转化率(TOF)为0.15mol/(g·h)。催化剂经过5次循环使用后仍具有良好的稳定性,苯胺的收率保持在99％,是一种高效、稳定、可循环使用的硝基苯加氢制苯胺多相催化剂[2]。

降解研究

硫化和羧甲基纤维素稳定化双重改性纳米零价铁(S-CMC-nZVI)具有反应活性高和迁移能力强等特点,在修复有机污染地下水领域具有较强的应用潜力,然而地下水中常见阴离子对其表面改性层及降解性能的影响尚不清楚。秦传玉等人以硝基苯为目标污染物,探究地下水中常见阴离子(SO₄2-、HCO₃^-、NO₃^-、Cl^-)对S-CMC-nZVI降解硝基苯的影响机制及效果。结果表明:NO₃^-、Cl^-的存在不会影响S-CMC-nZVI表面改性层的硫化程度和硝基苯降解效率;当体系中加入SO₄^2-、HCO₃^-时,表面改性层的硫化程度降低,硫化层被剥蚀,溶液中Fe²⁺和S^2-增加,材料实际硫铁摩尔比分别下降至0.0132、0.0191;硫化层脱落产生的FeS、Fe²⁺可促进硝基苯的降解,但SO₄^2-会导致S-nZVI表面产生铁氧化物,抑制硝基苯持续降解;HCO₃^-具有加速氧化层分解的作用,有利于硝基苯持续降解,降解率最高可达99.6％[3]。

参考文献

[1] 高文秀,刘柏,康家宁,等. 黄豆杆制备氮掺杂碳材料催化还原硝基苯制苯胺[J]. 高等学校化学学报,2025,46(9):113-121. DOI:10.7503/cjcu20250077.

[2] 高永平,康家宁,刘柏,等. PCuMo11/MG-800多相催化硝基苯还原制苯胺[J]. 化工进展,2025,44(10):5764-5770. DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2024-1281.

[3] 秦传玉,尤凯鸿,李小奇,等. 地下水常见阴离子影响双重改性纳米零价铁降解硝基苯的机制及效果[J]. 吉林大学学报（地球科学版）,2026,56(1):342-351. DOI:10.13278/j.cnki.jjuese.20250174.