一種苯羥基化制備苯酚的催化劑及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種苯羥基化制備苯酚的催化劑及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]苯酚是一種重要的化工原料，主要用于生產(chǎn)己內(nèi)酰胺、酚醛樹脂、己二酸、雙酚A、苯胺、水楊酸和烷基酚等，此外還可以用作試劑、抗氧化劑和消毒劑等，在合成橡膠、合成纖維、醫(yī)藥、塑料、農(nóng)藥、染料、香料以及涂料等方面也具有廣泛的應(yīng)用。
[0003]目前，用于苯直接羥基化制備苯酚反應(yīng)的催化劑主要分為含鈦催化劑系列、含釩催化劑系列、含鐵催化劑系列、含銅催化劑系列。Thangaraj等報(bào)道以H2O2為氧化劑，采用TS-1分子篩為催化劑，進(jìn)行苯直接氧化制備苯酚的反應(yīng)。在反應(yīng)條件為:反應(yīng)溫度300 K，苯與H2O2的摩爾比為10:1，反應(yīng)6 h后，H2O2轉(zhuǎn)化為苯酚的選擇性為100 %，而苯酚的選擇性為76 Wt3Nomiya等研究了釩取代的多聚鎢酸鹽(HPA)在苯直接羥基化制備苯酚反應(yīng)的催化活性，發(fā)現(xiàn)IPA(Vff5)和VO(O2)具有很好的催化活性，苯的轉(zhuǎn)化率達(dá)到了12 %，選擇性為100 %。Choi等研究了常規(guī)浸漬法制備銅、鐵、釩/活性炭在苯直接羥基化制備苯酚反應(yīng)的催化活性。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)鐵/活性炭催化劑的催化效果最好，苯酚的產(chǎn)率達(dá)到15.8 %。
[0004]微波是頻率大約在300 MHz-300 GHz，即波長(zhǎng)在100 cm至I mm范圍內(nèi)的電磁波，位于電磁波譜的紅外輻射(光波)和無(wú)線電波之間。相比常規(guī)加熱方式，微波加熱的特點(diǎn)如下:(I)加熱速度快，通常只需傳統(tǒng)加熱的十分之一到百分之一時(shí)間就可以完成；(2)加熱均勻。相對(duì)與常規(guī)加熱，容易產(chǎn)生外焦內(nèi)生現(xiàn)象;微波加熱時(shí)，物體各部位都能均勻滲透電磁波，產(chǎn)生熱量，因此大大改善其受熱均勻性;(3)選擇性加熱，節(jié)能高效。在微波加熱中，微波能只能被加熱物體吸收而生熱，加熱室內(nèi)的空氣與相應(yīng)的容器都不會(huì)發(fā)熱，所以熱效率極高；(4)易于控制微波加熱的熱慣性。若配用微機(jī)控制，則特別適宜于加熱過(guò)程加熱工藝的自動(dòng)化控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決傳統(tǒng)催化劑制備苯酚的過(guò)程中，苯的轉(zhuǎn)化率低且苯酚的選擇性差的問題;本發(fā)明提供一種苯羥基化制備苯酚的催化劑的方法;本發(fā)明將微波技術(shù)應(yīng)用于苯羥基化制苯酚催化劑的制備過(guò)程，本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單、制備過(guò)程綠色環(huán)保、苯酚的選擇性高。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種苯羥基化制備苯酚的催化劑的方法，其原料包括:固體FeCl3.6H2O，去離子水20mL，活性炭1g;其中稱取FeCl3.6H2O固體質(zhì)量按所配溶液中Fe的含量為:2 mmol、4 mmol、6 mmol、8 mmol，具體為0.54 g、1.08 g、1.62 g、2.16 g;活性炭為粉狀，使用前進(jìn)行了預(yù)處理，方法如下:配制酸溶液(10 HiLHNO3和50 mL去離子水)，準(zhǔn)確稱取活性炭10 g于500 mL燒杯中，將配制好HNO3加入到放有活性炭的燒杯中，常溫?cái)嚢? h，水洗至中性、過(guò)濾，烘箱干燥，得處理好的活性炭。
[0007]—種苯羥基化制備苯酚的催化劑的制備方法如下:
(I)稱取FeCh.6H2O固體于100 mL圓底燒瓶中，加入20 mL去離子水?dāng)嚢柚罠eCh.6H20固體溶解；
(2)將10g活性炭加入到步聚(I)所得到的溶液中攪拌30 min，得到混合物；
(3)將步驟(2)制備的混合物放入CEM微波反應(yīng)器中，將混合物在5min內(nèi)升溫到70 °C并進(jìn)行20 min的微波輻射，混合物蒸干溶劑，得到的樣品放入100 °C烘箱干燥過(guò)夜，即得到催化劑。
[0008]本發(fā)明采用以下條件進(jìn)行催化劑的活性評(píng)價(jià)，具體反應(yīng)條件如下:反應(yīng)溫度60°C，催化劑的量為0.4 g，苯的用量為I mL，溶劑乙腈的用量為15 mL，30 %雙氧水的用量為3mL，反應(yīng)時(shí)間為7 h。反應(yīng)產(chǎn)物通過(guò)注射器從反應(yīng)釜中取出，經(jīng)離心后用美國(guó)安捷倫科技有限公司6890/5793氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行分析。
[0009]本發(fā)明有益效果:本發(fā)明將微波技術(shù)應(yīng)用于苯羥基化制苯酚催化劑的制備過(guò)程中，制備工藝簡(jiǎn)單、制備過(guò)程綠色環(huán)保、苯酚的選擇性高。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
實(shí)例一:2 mmol FeCh/活性炭催化劑的制備:
稱取?冗13*6出0固體0.54 g于100 mL圓底燒瓶中，加入20 mL去離子水?dāng)嚢柚凉腆w溶解，之后加入10 g活性炭攪拌30 min得到混合物;再將得到的混合物置入CEM微波反應(yīng)器中，然后將混合物在5 min內(nèi)升溫到70 °C并進(jìn)行20 min的微波輻射后，將混合物蒸干溶劑，得到的樣品放入100 °C烘箱干燥過(guò)夜，即得到催化劑；
將上述所得催化劑用于苯羥基化制備苯酚體系中，反應(yīng)溫度60 °C，催化劑的量為0.4g，苯的用量為I mL，溶劑乙腈的用量為15 mL，30 %雙氧水的用量為3 mL，反應(yīng)時(shí)間為7 h。產(chǎn)物分析結(jié)果:苯的轉(zhuǎn)化率為24.9 %，苯酚的選擇性為100 %。
[0011 ] 實(shí)例二:4 mmol FeCh/活性炭催化劑的制備:
稱取?冗13*6出0固體1.08 g于100 mL圓底燒瓶中，加入20 mL去離子水?dāng)嚢柚凉腆w溶解，之后加入10 g活性炭攪拌30 min得到混合物;再將得到的混合物置入CEM微波反應(yīng)器中，然后將混合物在5 min內(nèi)升溫到70 °C并進(jìn)行20 min的微波輻射后，將混合物蒸干溶劑，得到的樣品放入100 °C烘箱干燥過(guò)夜，即得到催化劑；
將上述所得催化劑用于苯羥基化制備苯酚體系中，反應(yīng)溫度60 °C，催化劑的量為0.4g，苯的用量為I mL，溶劑乙腈的用量為15 mL，30 %雙氧水的用量為3 mL，反應(yīng)時(shí)間為7 h。產(chǎn)物分析結(jié)果:苯的轉(zhuǎn)化率為28.4 %，苯酚的選擇性為100 %。
[0012]實(shí)例三:6 mmol FeCl3/活性炭催化劑的制備:
稱取?冗13*6出0固體1.62 g于100 mL圓底燒瓶中，加入20 mL去離子水?dāng)嚢柚凉腆w溶解，之后加入10 g活性炭攪拌30 min得到混合物;再將得到的混合物置入CEM微波反應(yīng)器中，然后將混合物在5 min內(nèi)升溫到70 °C并進(jìn)行20 min的微波輻射后，將混合物蒸干溶劑，得到的樣品放入100 °C烘箱干燥過(guò)夜，即得到催化劑；
將上述所得催化劑用于苯羥基化制備苯酚體系中，反應(yīng)溫度60 °C，催化劑的量為0.4g，苯的用量為I mL，溶劑乙腈的用量為15 mL，30 %雙氧水的用量為3 mL，反應(yīng)時(shí)間為7 h。產(chǎn)物分析結(jié)果:苯的轉(zhuǎn)化率為34.1 %，苯酚的選擇性為100 %。
[0013]實(shí)例四:8 mmol FeCh/活性炭催化劑的制備: 稱取?冗13*6出0固體2.16 g于100 mL圓底燒瓶中，加入20 mL去離子水?dāng)嚢柚凉腆w溶解，之后加入10 g活性炭攪拌30 min得到混合物;再將得到的混合物置入CEM微波反應(yīng)器中，然后將混合物在5 min內(nèi)升溫到70 °C并進(jìn)行20 min的微波輻射后，將混合物蒸干溶劑，得到的樣品放入100 °C烘箱干燥過(guò)夜，即得到催化劑；
將上述所得催化劑用于苯羥基化制備苯酚體系中，反應(yīng)溫度60 °C，催化劑的量為0.4g，苯的用量為I mL，溶劑乙腈的用量為15 mL，30 %雙氧水的用量為3 mL，反應(yīng)時(shí)間為7 h。產(chǎn)物分析結(jié)果:苯的轉(zhuǎn)化率為30.9 %，苯酚的選擇性為97 %。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種苯羥基化制備苯酚的催化劑及制備方法，其特征是:其制備原料包括:固體FeCl3.6H20，去離子水20mL，活性炭1g;其中稱取FeCl3.6H20固體質(zhì)量按所配溶液中Fe的含量為:2 mmol、4 mmol、6 mmol、8 mmol;具體為0.54 g、1.08 g、1.62 g、2.16 g;其制作方法是:①稱取FeCl3.6H20固體于100 mL燒瓶中，加入20 mL去離子水?dāng)嚢柚罠eCl3.6H20固體溶解;②將10 g活性炭加入到步聚①所得到的溶液中攪拌30 min，得到混合物;③將步驟②制備的混合物放入CEM微波反應(yīng)器中，將混合物在5 min內(nèi)升溫到70 °C并進(jìn)行20 min的微波輻射，混合物蒸干溶劑，得到的樣品放入100 ° C烘箱干燥過(guò)夜，即得到備苯酚的催化劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種苯羥基化制備苯酚的催化劑及制備方法，其特征在于:所述活性炭為粉狀，使用前進(jìn)行了預(yù)處理，方法如下:配制酸溶液(10 HiLHNO3和50 mL去離子水)，準(zhǔn)確稱取活性炭10 g于500 mL燒杯中，將配制好HNO3加入到放有活性炭的燒杯中，常溫?cái)嚢? h，水洗至中性、過(guò)濾，烘箱干燥，得處理好的活性炭。
【專利摘要】一種苯羥基化制備苯酚的催化劑及制備方法，其制備原料包括：固體FeCl3·6H2O，去離子水20mL，活性炭10g；其中稱取FeCl3·6H2O固體質(zhì)量按所配溶液中Fe的含量為：2mmol、4mmol、6mmol、8mmol；具體為0.54g、1.08g、1.62g、2.16g；其制作方法是：①稱取FeCl3·6H2O固體于100mL燒瓶中，加入20mL去離子水?dāng)嚢柚罠eCl3·6H2O固體溶解；②將10g活性炭加入到步棸①所得到的溶液中攪拌30min，得到混合物；③將步驟②制備的混合物放入CEM微波反應(yīng)器中，將混合物在5min內(nèi)升溫到70℃并進(jìn)行20min的微波輻射，混合物蒸干溶劑，得到的樣品放入100℃烘箱干燥過(guò)夜，即得到備苯酚的催化劑；本發(fā)明提供一種苯羥基化制備苯酚的催化劑的方法；本發(fā)明將微波技術(shù)應(yīng)用于苯羥基化制苯酚催化劑的制備過(guò)程，本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單、制備過(guò)程綠色環(huán)保、苯酚的選擇性高。
【IPC分類】B01J27/128
【公開號(hào)】CN105597796
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610162987
【發(fā)明人】劉彤, 侯進(jìn)慧, 王欲曉
【申請(qǐng)人】徐州工程學(xué)院
【公開日】2016年5月25日
【申請(qǐng)日】2016年3月22日