一种氧化叔丁醇的方法技术

本公开涉及一种氧化叔丁醇的方法，该方法包括：使叔丁醇和过氧化物在催化剂的存在下进行接触反应，其中，所述催化剂为改性纳米碳基材料。本公开采用特殊的改性纳米碳基材料作为催化剂催化氧化叔丁醇的反应，不仅能够在温和的条件下实现对叔丁醇的氧化，原料转化率和目标产物选择性较高，同时能够显著提高过氧化物的有效利用率，降低生产成本。降低生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种氧化叔丁醇的方法


[0001]本公开涉及一种氧化叔丁醇的方法。

技术介绍

[0002]碳基材料包括碳纳米管、活性炭、石墨、石墨烯、富勒烯、碳纳米纤维、纳米金刚石等等。纳米碳催化的科学研究始于上世纪90年代。研究表明，纳米碳材料(纳米碳管和石墨稀为主)的表面化学性质可以进行灵活调控，可在其表面上修饰含氧、氮等杂原子的饱和及非饱和官能团，使之具备一定的酸碱性质和氧化还原能力，从而直接作为催化剂材料使用。研究和开发与富勒烯(碳纳米管)有关的催化新材料，拓宽其在石油化工、精细化工等领域的应用具有深远的理论意义和巨大的潜在应用前景。
[0003]叔丁基过氧化氢是一种有机过氧化合物，常温下为无色透明液体，溶于水、乙醇、丙酮、乙醚和氯仿。叔丁基过氧化氢一般采用叔丁醇氧化法制备，根据所使用的氧化剂和氧化方式的不同，通常包括硝酸氧化法、过氧化物氧化法、臭氧氧化法等。其中过氧化物氧化法的反应条件温和，设备和工艺路线简单，产物不需要碱进行中和，并且对环境基本无污染。但是，在过氧化物氧化法中，氧化剂的价格高且用量大，增加了叔丁基过氧化氢的生产成本，限制了过氧化物氧化法的应用范围。
[0004]因此，在采用过氧化物氧化法来氧化叔丁醇时，提高氧化剂的有效利用率，降低叔丁基过氧化氢的生产成本是一个重要的课题。

技术实现思路

[0005]本公开的目的是提供一种氧化叔丁醇的方法，该方法不仅可以获得较高的原料转化率和目标产物选择性，而且能够获得较高的过氧化物有效利用率。
[0006]为了实现上述目的，本公开提供一种氧化叔丁醇的方法，该方法包括：使叔丁醇和过氧化物在催化剂的存在下进行接触反应，其中，所述催化剂为改性纳米碳基材料，所述改性纳米碳基材料的制备步骤包括：
[0007]a、将第一导电物与直流电源的正极连接，并将第二导电物与直流电源的负极连接后置于电解液中施加0.1～110V优选5～80V的电压进行电解1～30 天优选5～15天，得到电解后的电解液，其中，所述第一导电物为石墨棒；
[0008]b、将步骤a得到的所述电解后的电解液与水合肼混合后在20～200℃优选为60～100℃下进行第一改性处理2～24h优选5～20h，然后将第一改性处理后的物料进行冷冻干燥；
[0009]或者，将步骤a得到的所述电解后的电解液进行冷冻干燥，得到纳米碳颗粒，然后将所述纳米碳颗粒与水合肼混合后在0～200℃优选为50～100℃下进行第二改性处理1～12h优选2～10h，再将第二改性处理后的物料进行冷冻干燥。
[0010]可选地，步骤a中，所述石墨棒的直径为2～20mm，长度为2～100cm；和/或，
[0011]所述第二导电物为铁棒、铁板、石墨棒、石墨板、铜板或铜棒，优选为铁棒、石墨棒
或铜棒，进一步优选为与所述第一导电物的尺寸相匹配的石墨棒；和/或，
[0012]所述电解液为含水溶液，所述含水溶液的水含量为85重量％以上。
[0013]可选地，步骤b中，所述电解后的电解液与水合肼的重量比为10： (0.01～5)，优选为10：(0.1～2)；或者，所述纳米碳颗粒与水合肼的重量比为1：(1～1000)，优选为1：(2～500)；
[0014]所述冷冻干燥的条件包括：温度为-50℃至0℃，优选为-40℃至-10℃；压力为1～200Pa，优选为5～100Pa；时间为1～96h，优选为6～48h。
[0015]可选地，所述改性纳米碳基材料中的羟基氧含量占总氧含量的比例为大于70％，优选为大于85％。
[0016]可选地，所述改性纳米碳基材料的颗粒尺寸为1～50nm，优选为3～20nm，更优选为5～10nm。
[0017]可选地，所述氧化反应在浆态床反应器中进行，以10mL所述叔丁醇为基准，所述催化剂的用量为1～500mg，优选为2～100mg。
[0018]可选地，所述氧化反应在固定床反应器中进行，所述叔丁醇的重时空速为0.1～1000h-1
，优选为1～200h-1
。
[0019]可选地，所述反应在微通道反应器中进行，以10mL所述叔丁醇为基准，所述催化剂的用量为0.1～50mg，优选为0.2～10mg，反应物料的停留时间为 0.1～15min，优选为0.5～5min。
[0020]可选地，该方法还包括：所述氧化反应在溶剂的存在下进行；所述溶剂为水、C1～C6的醇、C3～C8的酮和C2～C6的腈，或者它们中的两种或三种的组合；所述叔丁醇与所述溶剂的重量比为1：(0.1～20)。
[0021]可选地，所述过氧化物为过氧化氢、过氧乙酸或过氧丙酸，或者它们中的两种或三种的组合；所述叔丁醇与所述过氧化物的摩尔比为1：(0.1～10)，优选为1：(0.2～5)。
[0022]可选地，所述反应的条件包括：温度为0～80℃，优选为20～50℃；压力为0.01～3MPa，优选为0.1～2.5MPa；时间为0.1～12h，优选为0.2～5h。
[0023]通过上述技术方案，本公开采用特殊的改性纳米碳基材料作为催化剂催化氧化叔丁醇的反应，不仅能够在温和的条件下实现对叔丁醇的氧化，原料转化率和目标产物选择性较高，同时能够显著提高过氧化物的有效利用率，降低生产成本。
[0024]本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
[0025]以下对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
[0026]本公开提供一种氧化叔丁醇的方法，该方法包括：使叔丁醇和过氧化物在催化剂的存在下进行接触反应，其中，所述催化剂为改性纳米碳基材料，所述改性纳米碳基材料的制备步骤包括：
[0027]a、将第一导电物与直流电源的正极连接，并将第二导电物与直流电源的负极连接后置于电解液中施加0.1～110V优选5～80V的电压进行电解1～30 天优选5～15天，得到电解后的电解液，其中，所述第一导电物为石墨棒；
[0028]b、将步骤a得到的所述电解后的电解液与水合肼混合后在20～200℃优选为60～100℃下进行第一改性处理2～24h优选5～20h，然后将第一改性处理后的物料进行冷冻干燥；
[0029]或者，将步骤a得到的所述电解后的电解液进行冷冻干燥，得到纳米碳颗粒，然后将所述纳米碳颗粒与水合肼混合后在0～200℃优选为50～100℃下进行第二改性处理1～12h优选2～10h，再将第二改性处理后的物料进行冷冻干燥。
[0030]根据本公开，步骤a中，所述石墨棒为石墨制成的棒状物，其尺寸可以在较大范围内变化，例如，所述石墨棒的直径可以为2～20mm，长度可以为 2～100cm，其中所述长度指石墨棒的轴向长度。
[0031]根据本公开，步骤a中，所述第二导电物可以为常见的各种能够导电的物质，且没有材质和形状上的要求，如形状上可以是常见的棒状或板状，具体如铁棒、铁板、石墨棒、石墨板、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化叔丁醇的方法，其特征在于，该方法包括：使叔丁醇和过氧化物在催化剂的存在下进行接触反应，其中，所述催化剂为改性纳米碳基材料，所述改性纳米碳基材料的制备步骤包括：a、将第一导电物与直流电源的正极连接，并将第二导电物与直流电源的负极连接后置于电解液中施加0.1～110V优选5～80V的电压进行电解1～30天优选5～15天，得到电解后的电解液，其中，所述第一导电物为石墨棒；b、将步骤a得到的所述电解后的电解液与水合肼混合后在20～200℃优选为60～100℃下进行第一改性处理2～24h优选5～20h，然后将第一改性处理后的物料进行冷冻干燥；或者，将步骤a得到的所述电解后的电解液进行冷冻干燥，得到纳米碳颗粒，然后将所述纳米碳颗粒与水合肼混合后在0～200℃优选为50～100℃下进行第二改性处理1～12h优选2～10h，再将第二改性处理后的物料进行冷冻干燥。2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤a中，所述石墨棒的直径为2～20mm，长度为2～100cm；和/或，所述第二导电物为铁棒、铁板、石墨棒、石墨板、铜板或铜棒，优选为铁棒、石墨棒或铜棒，进一步优选为与所述第一导电物的尺寸相匹配的石墨棒；和/或，所述电解液为含水溶液，所述含水溶液的水含量为85重量％以上。3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤b中，所述电解后的电解液与水合肼的重量比为10：(0.01～5)，优选为10：(0.1～2)；或者，所述纳米碳颗粒与水合肼的重量比为1：(1～1000)，优选为1：(2～500)；所述冷冻干燥的条件包括：温度为-50℃至0℃，优选为-40℃至-10℃；压力为1～200Pa，优选为5～100Pa；时间为1～96h...

【专利技术属性】
技术研发人员：史春风，黄慧，康振辉，刘阳，王肖，赵娟，蔺晓玲，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：