催化剂及使用了该催化剂的羧酸和/或羧酸酐的制备方法技术

技术编号:9816390 阅读:104 留言:0更新日期:2014-03-29 16:20
本发明专利技术提供了一种在部分氧化反应中具有特别良好的性能的催化剂、以及在该催化剂的存在下通过含氧气体而对有机化合物进行气相部分氧化以高效地制备羧酸或羧酸酐的方法。更具体地说,所述催化剂含有(1)金刚石、(2)选自周期表第5(VB)族过渡元素的氧化物组中的一种以上的氧化物A、以及(3)选自周期表第4(IVB)族过渡元素的氧化物组中的一种以上的氧化物B,所述金刚石和氧化物组在催化剂中分散混合。所述制备羧酸或羧酸酐的方法包括在所述催化剂的存在下,通过含氧气体而对有机化合物进行气相部分氧化,其中所述有机化合物为分子内具有一个以上取代基的芳香族化合物,所述取代基含有与芳香环结合的碳原子。

【技术实现步骤摘要】
相关申请本申请是申请号为200910147734.1、申请日为2009年6月18日、专利技术名称为“”的中国专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种催化剂以及在该催化剂的存在下通过含氧气体而对有机化合物进行气相部分氧化以制备羧酸和/或羧酸酐的方法。
技术介绍
使用含有金刚石和周期表第5 (VB)族过渡元素的氧化物的催化剂对有机化合物进行气相部分氧化以制备羧酸的方法的公知文献的例子有:公开了通过化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition)向金属氧化物表面上沉积多孔性金刚石层的方法的学术文献(参照非专利文献1)。在该非专利文献中,作为应用方案,在假定能够不损害催化氧化能力地在五氧化钒(V205)的表面上沉积金刚石层的情况下,基于特定的数理模型和参数进行模拟计算(simulation)时,记载着下述的推算结果:通过邻二甲苯的气相部分氧化而得到苯二甲酸酐的催化反应的选择性能得到某种程度的改善。而且,记载着使金刚石层沉积的化学气相沉积法在400-500°C、25tOrr的高温低压条件下在甲烷-氢混合气体(还原性气体)氛围下实施。另外,在这样的条件下,已知五氧化钒迅速被还原为低价的氧化钒(参照非专利文献2-3)、未显示充分的催化氧化活性(参照非专利文献4)。即,在非专利文献1中公开的化学气相沉积法中,实际上难以配制具有催化氧化能力、且负载有金刚石层的五氧化钒催化剂。另外,化学气相沉积法由于需要特殊的工艺设备,因此处理能力差、不能说是有效的催化剂制备方法。而且,在非专利文献1中,没有记载除氧化钒以外的过渡金属元素成分的添加,也没有言及化学气相沉积法以外的金刚石的赋予方法或金刚石的形状。然而,使用含有周期表第5 (VB)族过渡元素的氧化物(尤其是五氧化钒)和周期表第4 (IVB)族以及第6 (VIB)族过渡元素的氧化物的催化剂,通过含氧气体而对有机化合物进行气相部分氧化以制备羧酸的方法是公知的,有很多报告例。例如,作为将低级碳氢化合物或低级含氧有机化合物气相部分氧化的例子,报告有:通过Mo03-W03-V205催化剂(参照专利文献1)等由丁烯类制备乙酸的方法;通过V205-P205-Ti02催化剂(参照专利文献2)等由正丁烷等的直链C4化合物类制备马来酸酐的方法;通过V205-W03-P205-Ti02催化剂(参照专利文献3)等由苯制备马来酸酐的方法等。另外,作为通过含氧气体而对具有取代基的芳香族化合物进行气相部分氧化的例子,还报告有:通过V205-Ti02-Te02-Sb203催化剂(参照专利文献4)等由甲苯制备安息香酸的方法;通过V205-Ti02-Nb205-P205-K20催化剂(参照专利文献5)等由邻二甲苯制备苯二甲酸酐的方法;通过V205-Nb205-Ti02-P205催化剂(参照专利文献6)等由萘制备苯二甲酸酐的方法;通过 V205-Ti02-Mo03-P205 催化剂(参照专利文献 7)、V205-Ti02_Ag20-Mo03-P205-Ca0 催化剂(参照专利文献8)、V205-Mo03-P205-Ag20催化剂和V205-Ti02-稀土类氧化物-P205-Ce02催化剂的层压填充物(参照专利文献9)等由含有暗煤的1,2,4,5-四烷基苯制备均苯四甲酸二酐的方法;通过V205-Ti02-P205- (Sb205, Cs20)催化剂(参照专利文献10)、V205-Ti02-Ag20-Mo03-P205催化剂(参照专利文献11和12)等由2,4,5-三烷基苯甲醛制备均苯四甲酸二酐的方法等。如上所述,这些专利文献1-12公开了:在通过含氧气体而对有机化合物进行气相部分氧化以制备羧酸时,使用含有周期表第5 (VB)族过渡元素的氧化物(尤其是五氧化钒)和周期表第4 (IVB)族和/或第6 (VIB)族过渡元素的氧化物的催化剂。但是,没有关于含有金刚石的催化剂的记载。这些专利文献中所公开的催化剂,关于催化活性、反应选择性、性能稳定性能进行了各种改良,达到了一定的技术水平,但是还需要继续谋求更优良的催化剂的开发。尤其是在部分氧化反应中,要求高的反应选择性,由于对反应选择性的改善一般研究催化剂添加成分,因此有越高选择性的催化剂,成分数越多的倾向。在这样的催化剂中,存在以下问题:多成分的原料配合、前处理等的催化剂的配制步骤烦杂,获得最适的反应结果的催化剂组合范围、反应条件范围变得狭窄等。为了解决这些问题,找到能简便利用、且催化剂的配制条件和反应条件的适用范围宽的添加成分是有用的。已知通过含氧气体而对有机化合物进行气相部分氧化的反应为伴随着完全燃烧反应的激烈的发热反应。因此,将含有周期表第5 (VB)族过渡元素的氧化物的催化剂组合物负载在对反应呈惰性的载体上以实现热分散的方法被广泛实施,提出了作为适合的载体的高纯度碳化硅的自烧结成型载体(参照专利文献13和14)等。但是,该载体由于在氮气等惰性(非氧化性)气体氛围下,经过非常高温度的烧结工序而制得,因此存在制备成本较高的缺点。另外,在碳化硅载体的情况下,由于能够通过低温的空气焙烧而简便地制备,因此廉价,但是也有在一部分成分中含有二氧化硅的低纯度碳化硅载体,因此难以得到良好的反应结果。因此,发现能够利用的更廉价的载体的添加成分,也是具有大的工业价值的。不仅研究了上述的基于催化剂载体的开发,也研究了基于催化剂的开发、即使含有周期表第5 (VB)族过渡元素的氧化物的催化剂组合物中含有促进热分散的添加物的方法。例如,在专利文献15-17中公开了诸如各种粒状碳化硅;氮化硅、氮化硼、氮化铝;粒状β_碳化硅的添加剂。但是,在这些专利文献中没有关于含有金刚石的催化剂组合物或催化剂的记载。现有技术文献专利文献专利文献1:德国专利第2040455号说明书专利文献2:特开昭51-95990号公报专利文献3:德国专利第1141343号说明书专利文献4:特开平05-255181号公报专利文献5:特公昭49-41036号公报专利文献6:特公昭59-1378号公报专利文献7:特公昭45-15018号公报专利文献8:特开平07-171393号公报专利文献9:特开2000-1484号公报专利文献10:特开平07-2864号公报专利文献11:特开2002-105078号公报专利文献12:特开2002-105079号公报专利文献13:特开昭57-105241号公报专利文献14:特开昭61-28456号公报专利文献15:特开平08-318160号公报专利文献16:美国专利第6660681号说明书专利文献17:国际公开第2000/62926号小册子非专利文献[0031 ]非专利文献 1: Ind.Eng.Chem.Res.,32, 263-273 (1993)非专利文献2:工業化学雑誌,55, p68 (1952)非专利文献3:日本化学雑誌,迎,p276 (1961)非专利文献4:触媒,8, p302 (1966)
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术中的上述问题,提供一种在部分氧化反应中具有特别良好的性能的催化剂以及在该催化剂的存在下、通过含氧气体而对有机化合物进行气相部分氧化以高效地制备羧酸或羧酸酐的方法。本专利技术人,对于使用固体催化剂通过含氧气体而对有机化合物本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种催化剂,该催化剂含有(1)金刚石、(2)选自周期表第VB族过渡元素的氧化物组中的一种以上的氧化物A、以及(3)选自周期表第IVB族过渡元素的氧化物组中的一种以上的氧化物B,所述金刚石和氧化物组在催化剂中分散混合。

【技术特征摘要】
2008.06.19 JP 2008-1604101.一种催化剂,该催化剂含有(1)金刚石、(2)选自周期表第VB族过渡元素的氧化物组中的一种以上的氧化物A、以及(3)选自周期表第IVB族过渡元素的氧化物组中的一种以上的氧化物B,所述金刚石和氧化物组在催化剂中分散混合。2.根据权利要求1所述的催化剂,其中,所述催化剂通过下述的(a)方法或(b)方法制备,(a)在由各氧化物的水溶性原料形成的均匀水溶液中加入100μ m以下的金刚石并搅拌形成悬浊状态后,使水溶剂蒸发或使用沉淀剂使之共沉淀形成前驱物,焙烧该前驱物从而制备分散混合了金刚石和氧化物组的催化剂的方法;(b)在由部分氧化物的水溶性原料形成的均匀水溶液中加入部分氧化物成分和100μ m以下的金刚石并搅拌形成悬浊状态后,使水溶剂蒸发或使用沉淀剂使之共沉淀形成前驱物,焙烧该前驱物从而制备分散混合了金刚石和氧化物组的催化剂的方法。3.根据权利要求1所述的催化剂,其中,1重量%以上的金刚石为具有100μ m以下的粒径的金刚石。4.根据权利要求1所述的催化剂,其中,所述催化剂还含有(4)选自周期表第VIB族过渡元素的氧化物组中的一种以上的氧化物C。5.根据权利要求1所述的催化剂,其中,所述氧化物A为氧化钒,且所述氧化物B为氧化钛。6.根据权利要求4所述的催化剂,其中,所述氧化物A为氧化钒,所述氧化物B为氧化钛,且所述氧化物C为选自氧化钥和氧化铬的一种以上。7.根据权利要求1所述的催化剂,其中,相对于合计为100重量份的氧化物A和氧化物B,所...

【专利技术属性】
技术研发人员:冈本淳
申请(专利权)人:三菱瓦斯化学株式会社
类型:发明
国别省市:

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