一种苯羟基化制备苯酚的催化剂及制备方法技术

一种苯羟基化制备苯酚的催化剂及制备方法，其制备原料包括：固体FeCl3·6H2O，去离子水20mL，活性炭10g；其中称取FeCl3·6H2O固体质量按所配溶液中Fe的含量为：2mmol、4mmol、6mmol、8mmol；具体为0.54g、1.08g、1.62g、2.16g；其制作方法是：①称取FeCl3·6H2O固体于100mL烧瓶中，加入20mL去离子水搅拌至FeCl3·6H2O固体溶解；②将10g活性炭加入到步棸①所得到的溶液中搅拌30min，得到混合物；③将步骤②制备的混合物放入CEM微波反应器中，将混合物在5min内升温到70℃并进行20min的微波辐射，混合物蒸干溶剂，得到的样品放入100℃烘箱干燥过夜，即得到备苯酚的催化剂；本发明专利技术提供一种苯羟基化制备苯酚的催化剂的方法；本发明专利技术将微波技术应用于苯羟基化制苯酚催化剂的制备过程，本发明专利技术制备工艺简单、制备过程绿色环保、苯酚的选择性高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种苯羟基化制备苯酚的催化剂及制备方法。
技术介绍
苯酚是一种重要的化工原料，主要用于生产己内酰胺、酚醛树脂、己二酸、双酚A、苯胺、水杨酸和烷基酚等，此外还可以用作试剂、抗氧化剂和消毒剂等，在合成橡胶、合成纤维、医药、塑料、农药、染料、香料以及涂料等方面也具有广泛的应用。目前，用于苯直接羟基化制备苯酚反应的催化剂主要分为含钛催化剂系列、含钒催化剂系列、含铁催化剂系列、含铜催化剂系列。Thangaraj等报道以H2O2为氧化剂，采用TS-1分子筛为催化剂，进行苯直接氧化制备苯酚的反应。在反应条件为：反应温度300K，苯与H2O2的摩尔比为10:1，反应6h后，H2O2转化为苯酚的选择性为100%，而苯酚的选择性为76%。Nomiya等研究了钒取代的多聚钨酸盐（HPA）在苯直接羟基化制备苯酚反应的催化活性，发现IPA(VW5)和VO(O2)具有很好的催化活性，苯的转化率达到了12%，选择性为100%。Choi等研究了常规浸渍法制备铜、铁、钒/活性炭在苯直接羟基化制备苯酚反应的催化活性。实验发现铁/活性炭催化剂的催化效果最好，苯酚的产率达到15.8%。微波是频率大约在300MHz-300GHz，即波长在100cm至1mm范围内的电磁波，位于电磁波谱的红外辐射（光波）和无线电波之间。相比常规加热方式，微波加热的特点如下：（1）加热速度快，通常只需传统加热的十分之一到百分之一时间就可以完成；（2）加热均匀。相对与常规加热，容易产生外焦内生现象；微波加热时，物体各部位都能均匀渗透电磁波，产生热量，因此大大改善其受热均匀性；（3）选择性加热，节能高效。在微波加热中，微波能只能被加热物体吸收而生热，加热室内的空气与相应的容器都不会发热，所以热效率极高；（4）易于控制微波加热的热惯性。若配用微机控制，则特别适宜于加热过程加热工艺的自动化控制。
技术实现思路
为了解决传统催化剂制备苯酚的过程中，苯的转化率低且苯酚的选择性差的问题；本专利技术提供一种苯羟基化制备苯酚的催化剂的方法；本专利技术将微波技术应用于苯羟基化制苯酚催化剂的制备过程，本专利技术制备工艺简单、制备过程绿色环保、苯酚的选择性高。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种苯羟基化制备苯酚的催化剂的方法，其原料包括：固体FeCl3·6H2O，去离子水20mL，活性炭10g；其中称取FeCl3·6H2O固体质量按所配溶液中Fe的含量为：2mmol、4mmol、6mmol、8mmol，具体为0.54g、1.08g、1.62g、2.16g；活性炭为粉状，使用前进行了预处理，方法如下：配制酸溶液（10mLHNO3和50mL去离子水），准确称取活性炭10g于500mL烧杯中，将配制好HNO3加入到放有活性炭的烧杯中，常温搅拌4h，水洗至中性、过滤，烘箱干燥，得处理好的活性炭。一种苯羟基化制备苯酚的催化剂的制备方法如下：（1）称取FeCl3·6H2O固体于100mL圆底烧瓶中，加入20mL去离子水搅拌至FeCl3·6H2O固体溶解；（2）将10g活性炭加入到步棸（1）所得到的溶液中搅拌30min，得到混合物；（3）将步骤（2）制备的混合物放入CEM微波反应器中，将混合物在5min内升温到70°C并进行20min的微波辐射，混合物蒸干溶剂，得到的样品放入100°C烘箱干燥过夜，即得到催化剂。本专利技术采用以下条件进行催化剂的活性评价，具体反应条件如下：反应温度60°C，催化剂的量为0.4g，苯的用量为1mL，溶剂乙腈的用量为15mL，30%双氧水的用量为3mL，反应时间为7h。反应产物通过注射器从反应釜中取出，经离心后用美国安捷伦科技有限公司6890/5793气相色谱-质谱联用仪进行分析。本专利技术有益效果：本专利技术将微波技术应用于苯羟基化制苯酚催化剂的制备过程中，制备工艺简单、制备过程绿色环保、苯酚的选择性高。具体实施方式下面结合实施例，对本专利技术作进一步描述：实例一：2mmolFeCl3/活性炭催化剂的制备：称取FeCl3·6H2O固体0.54g于100mL圆底烧瓶中，加入20mL去离子水搅拌至固体溶解，之后加入10g活性炭搅拌30min得到混合物；再将得到的混合物置入CEM微波反应器中，然后将混合物在5min内升温到70°C并进行20min的微波辐射后，将混合物蒸干溶剂，得到的样品放入100°C烘箱干燥过夜，即得到催化剂；将上述所得催化剂用于苯羟基化制备苯酚体系中，反应温度60°C，催化剂的量为0.4g，苯的用量为1mL，溶剂乙腈的用量为15mL，30%双氧水的用量为3mL，反应时间为7h。产物分析结果：苯的转化率为24.9%，苯酚的选择性为100%。实例二：4mmolFeCl3/活性炭催化剂的制备：称取FeCl3·6H2O固体1.08g于100mL圆底烧瓶中，加入20mL去离子水搅拌至固体溶解，之后加入10g活性炭搅拌30min得到混合物；再将得到的混合物置入CEM微波反应器中，然后将混合物在5min内升温到70°C并进行20min的微波辐射后，将混合物蒸干溶剂，得到的样品放入100°C烘箱干燥过夜，即得到催化剂；将上述所得催化剂用于苯羟基化制备苯酚体系中，反应温度60°C，催化剂的量为0.4g，苯的用量为1mL，溶剂乙腈的用量为15mL，30%双氧水的用量为3mL，反应时间为7h。产物分析结果：苯的转化率为28.4%，苯酚的选择性为100%。实例三：6mmolFeCl3/活性炭催化剂的制备：称取FeCl3·6H2O固体1.62g于100mL圆底烧瓶中，加入20mL去离子水搅拌至固体溶解，之后加入10g活性炭搅拌30min得到混合物；再将得到的混合物置入CEM微波反应器中，然后将混合物在5min内升温到70°C并进行20min的微波辐射后，将混合物蒸干溶剂，得到的样品放入100°C烘箱干燥过夜，即得到催化剂；将上述所得催化剂用于苯羟基化制备苯酚体系中，反应温度60°C，催化剂的量为0.4g，苯的用量为1mL，溶剂乙腈的用量为15mL，30%双氧水的用量为3mL，反应时间为7h。产物分析结果：苯的转化率为34.1%，苯酚的选择性为100%。实例四：8mmolFeCl3/活性炭催化剂的制备：称取FeCl3·6H2O固体2.16g于100mL圆底烧瓶中，加入20mL去离子水搅拌至固体溶解，之后加入10g活性炭搅拌30min得到混合物；再将得到的混合物置入CEM微波反应器中，然后将混合物在5min内升温到70°C并进行20min的微波辐射后，将混合物蒸干溶剂，得到的样品放入100°C烘箱干燥过夜，即得到催化剂；将上述所得催化剂用于苯羟基化制备苯酚体系中，反应温度60°C，催化剂的量为0.4g，苯的用量为1mL，溶剂乙腈的用量为15mL，30%双氧水的用量为3mL，反应时间为7h。产物分析结果：苯的转化率为30.9%，苯酚的选择性为97%。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种苯羟基化制备苯酚的催化剂及制备方法，其特征是：其制备原料包括：固体FeCl3·6H2O，去离子水20mL，活性炭10g；其中称取FeCl3·6H2O固体质量按所配溶液中Fe的含量为：2 mmol、4 mmol、6 mmol、8 mmol；具体为0.54 g、1.08 g、1.62 g、2.16 g；其制作方法是：①称取FeCl3·6H2O固体于100 mL烧瓶中，加入20 mL去离子水搅拌至FeCl3·6H2O固体溶解；②将10 g活性炭加入到步棸①所得到的溶液中搅拌30 min，得到混合物；③将步骤②制备的混合物放入CEM微波反应器中，将混合物在5 min内升温到70 °C并进行20 min的微波辐射，混合物蒸干溶剂，得到的样品放入100 °C烘箱干燥过夜，即得到备苯酚的催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种苯羟基化制备苯酚的催化剂及制备方法，其特征是：其制备原料包括：固体FeCl3·6H2O，去离子水20mL，活性炭10g；其中称取FeCl3·6H2O固体质量按所配溶液中Fe的含量为：2mmol、4mmol、6mmol、8mmol；具体为0.54g、1.08g、1.62g、2.16g；其制作方法是：①称取FeCl3·6H2O固体于100mL烧瓶中，加入20mL去离子水搅拌至FeCl3·6H2O固体溶解；②将10g活性炭加入到步棸①所得到的溶液中搅拌30min，得到混合物；③将步骤②制备的混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘彤，侯进慧，王欲晓，
申请(专利权)人：徐州工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32