钴酸镁催化剂在苯乙烯选择性氧化反应中的应用制造技术

本发明专利技术公开了钴酸镁在苯乙烯选择性氧化反应中的应用。具体催化反应过程为：将苯乙烯、叔丁基过氧化氢和溶剂均匀混合，加入钴酸镁，在一定温度下反应一段时间后制得产物环氧苯乙烷。本发明专利技术涉及的钴酸镁催化材料廉价易得，催化反应体系条件温和，简单易控，反应效果好，性能稳定，有利于规模化推广。有利于规模化推广。有利于规模化推广。

【技术实现步骤摘要】
钴酸镁催化剂在苯乙烯选择性氧化反应中的应用


[0001]本专利技术涉及一种钴酸镁催化剂在苯乙烯选择性氧化反应中的应用，属于烯烃的催化氧化反应


技术介绍

[0002]环氧苯乙烷是一种重要的精细化学品，应用广泛。近年来，以苯乙烯为起始原料，采用绿色氧化剂的非均相催化氧化过程得到了广泛的关注和研究。例如，文献（ACS Catalysis, 2017, 7, 3483
‑
3488）在氮化碳载体上原位生长超小金纳米粒子，用于以叔丁基过氧化氢为氧化剂的苯乙烯氧化反应，在最佳反应条件下，苯乙烯转化率为25.3%，环氧苯乙烷的选择性为93.2%。文献（Journal of Energy Chemistry, 2017, 26, 681
‑
687）将Zr掺杂的CeO2纳米粒子用于苯乙烯氧化，以叔丁基过氧化氢为氧化剂，反应12 h后，苯乙烯转化率为78.1%，环氧苯乙烷选择性为79.3%。文献（Nanoscale Advances, 2020, 2, 1437）将Au限域在介孔SiO2中作为催化剂用于以叔丁基过氧化氢为氧化剂的苯乙烯氧化反应中，在最佳反应条件下反应12 h后，苯乙烯转化率达到88.0%，且环氧苯乙烷选择性为74.0%。文献（ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2019, 7, 17008
−
17019）制备了一系列三维/二维MnO2/g
‑
C3N4复合催化剂，用于以叔丁基过氧化氢为氧化剂的苯乙烯氧化反应中，经筛选发现，8MnO
2 NP/UCN催化剂的催化性能最好，其苯乙烯转化率为78.3%，环氧苯乙烷选择性为77.6%。尽管诸多催化剂已见诸报道，但该领域目前的挑战仍是寻求一种制备简单、价格低廉且反应性能优异的催化剂。
[0003]钴酸镁具有易于制备且价格低廉等优点，近来已被探究用作催化材料，取得了令人满意的反应效果。例如，文献（Chemical Engineering Journal, 2021, 405, 126907）将钴酸镁用于二氧化碳和环氧反应制环状碳酸酯的反应；专利（CN 108906063 A）将钴酸镁用于催化过一硫酸盐用于去除有机污染物；专利（CN 107335437 A）将钴酸镁用于化分解高浓度的一氧化二氮废气。目前，尚无报道将钴酸镁应用于苯乙烯的选择性氧化反应。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种钴酸镁催化剂在苯乙烯选择性氧化反应中的应用，催化体系易于控制，反应效果好，性能稳定，有利于规模化推广。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种钴酸镁催化剂在苯乙烯选择性氧化反应中的应用。
[0006]进一步地，其反应过程为：将苯乙烯、叔丁基过氧化氢和溶剂均匀混合，加入钴酸镁催化剂，反应后制得产物环氧苯乙烷。
[0007]进一步地，所述溶剂为乙腈。
[0008]进一步地，所述钴酸镁催化剂的用量为苯乙烯的3.2~12.8wt.%。
[0009]进一步地，所述苯乙烯、叔丁基过氧化氢和溶剂的质量比为1:4:18.8。
[0010]进一步地，所述反应温度为70~90
ꢀ°
C。
[0011]进一步地，所述反应时间为7~10 h。
[0012]进一步地，所述钴酸镁催化剂的制备方法为：称取六水合硝酸镁和六水合硝酸钴并溶解于去离子水中，再加入尿素于上述溶液，搅拌后，将上述溶液移入水热釜中，于120
‑
200
ꢀ°
C恒温6
‑
18 h，待冷却至室温，过滤后，用去离子水和乙醇洗涤，干燥、煅烧后即得到钴酸镁催化剂。
[0013]进一步地，所述六水合硝酸镁、六水合硝酸钴、尿素的质量比为1:2.23:2.34。
[0014]进一步地，所述干燥温度为 50
‑
120
ꢀ°
C，干燥时间为6
‑
18 h； 所述煅烧温度为400
‑
600
ꢀ°
C，煅烧时间为 1
‑
4 h。
[0015]本专利技术所达到的有益效果：（1）本专利技术的钴酸镁催化剂易于制备，价格低廉易得；（2）催化体系易于控制，反应效果好，性能稳定，有利于规模化推广。
附图说明
[0016]图1为专利技术实施例1制备的钴酸镁催化剂（MgCo2O4）和对比例1中的MgO以及对比2中的Co3O4的XRD图谱。
[0017]图2为专利技术实施例1制备的MgCo2O4催化剂的SEM图像。
[0018]图3为专利技术对比例1制备的MgO催化剂的SEM图像。
[0019]图4为专利技术对比例2制备的Co3O4催化剂的SEM图像。
[0020]图5为专利技术实施例1制备的MgCo2O4催化剂的TEM图像。
[0021]图6为专利技术实施例1制备的MgCo2O4催化剂的HRTEM图像。
具体实施方式
[0022]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0023]实施例1称取2 mmol六水合硝酸镁和4 mmol六水合硝酸钴并溶解于50 mL去离子水中，再加入1.2 g尿素于上述溶液，搅拌半小时后，将上述溶液移入水热釜中，于180
ꢀ°
C恒温12 h，待冷却至室温，过滤后，用去离子水和乙醇洗涤，之后于60
ꢀ°
C下干燥12 h；将上述所得样品置于500
ꢀ°
C煅烧2 h，即得到钴酸镁催化剂。图1包含实施例1制备的MgCo2O4催化剂的XRD图谱。图2为实施例1制备的MgCo2O4催化剂的SEM图像。图5为实施例1制备的MgCo2O4催化剂的TEM图像。图6为实施例1制备的MgCo2O4催化剂的HRTEM图像。
[0024]将所制催化剂用于苯乙烯的选择性氧化反应。首先，将15 mmol苯乙烯，45 mmol叔丁基过氧化氢和16 mL乙腈混合，之后加入0.1 g催化剂，于80
ꢀ°
C下反应10 h，产物通过气相色谱进行分析，结果发现苯乙烯的转化率在第10 h达到99.5%，环氧苯乙烷的选择性达到83.4%。此外，为测试催化剂的循环使用性能，将反应后的催化剂滤出，并用热水和丙酮充分洗涤，之后于120
ꢀ°
C真空干燥24 h后，用于循环测试，发现在五次循环内，催化剂的活性与选择性均无明显下降。
[0025]对比例1
称取6 mmol六水硝酸镁溶解于50 ml去离子水中，在其它反应条件与实施例1相同的情况下制备氧化镁作为催化剂。图1包含专利技术对比例1制备的MgO催化剂的XRD图谱。图3为专利技术对比例1制备的MgO催化剂的SEM图像。
[0026]在其它反应条件与实施例1相同的情况下，进行催化性能测试，结果显本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.钴酸镁催化剂在苯乙烯选择性氧化反应中的应用。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，其反应过程为：将苯乙烯、叔丁基过氧化氢和溶剂均匀混合，加入钴酸镁催化剂，反应后制得产物环氧苯乙烷。3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述溶剂为乙腈。4.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述钴酸镁催化剂的用量为苯乙烯的3.2~12.8wt.%。5.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述苯乙烯、叔丁基过氧化氢和溶剂的质量比为1:4:18.8。6.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述反应温度为70~90
ꢀ°
C。7.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述反应时间为7~10 h。8.根据权利要求1
‑
7任意一项所述的应用，其特征在于，所述钴酸镁催化剂的制备方法为：称取六水合硝酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘江永，纪兴洋，王理霞，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：