一种环烷烃的氧化方法技术

本公开涉及一种环烷烃的氧化方法，该方法包括：在催化剂存在下，使环烷烃和氧化剂接触进行氧化反应，催化剂含有改性氮碳材料；改性氮碳材料通过包括如下步骤的方法制备得到：在惰性气氛中，使氮碳材料前驱体在密闭容器内于400～800℃下焙烧1～12小时，得到氮碳材料；将氮碳材料和有机胺溶液混合后进行水热处理，取出回收固体。本发明专利技术的方法可以在温和条件下实现环烷烃的氧化，原料的转化率和目标产物的选择性高。择性高。

【技术实现步骤摘要】
一种环烷烃的氧化方法


[0001]本专利技术涉及一种环烷烃的氧化方法。

技术介绍

[0002]二元羧酸类是重要的一类有机化工产品，能够发生成盐反应、酯化反应、酰胺化反应等，并能与二元胺或二元醇缩聚成高分子聚合物等。作为工业上具有重要意义的二元羧酸，己二酸在化工生产、有机合成工业、医药、润滑剂制造等方面都有重要作用，产量居所有二元羧酸中的第二位。
[0003]己二酸一般采用环己烷氧化法制备，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、阳极氧化法和二氧化氮氧化法。硝酸氧化法会产生设备腐蚀，并伴随环境污染的问题；过氧化物氧化法、臭氧氧化法和二氧化氮氧化法使用的氧化剂成本较高，且难以获取；阳极氧化法则反应速率过慢，不具备工业化的前景。因此，提供一种环境友好，成本更低廉的环己烷氧化制备己二酸的方法是一个具有现实意义的课题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种环烷烃的氧化方法，该方法的原料转化率高、目标产物的选择性高。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供一种环烷烃的氧化方法，该方法包括：在催化剂存在下，使环烷烃和氧化剂接触进行氧化反应，所述催化剂含有改性氮碳材料；
[0006]所述改性氮碳材料通过包括如下步骤的方法制备得到：在惰性气氛中，使氮碳材料前驱体在密闭容器内于400～800℃下焙烧1～12小时，得到氮碳材料；将所述氮碳材料和有机胺溶液混合后进行水热处理改性，取出回收固体。
[0007]可选地，所述氮碳材料和所述有机胺溶液用量的重量比为1：(0.5～200)，优选为1：(2～100)，更优选为1：(5～50)。
[0008]可选地，所述有机胺溶液的浓度为0.1～40重量％，优选为1～30重量％，更优选为5～20重量％。
[0009]可选地，所述改性氮碳材料的平均颗粒尺寸为10～1000nm，优选为50～500nm。
[0010]可选地，颗粒尺寸为20～100nm的所述氮碳材料的重量占所述氮碳材料总重量的2～60％，优选为5～50％，更优选为10～30％。
[0011]可选地，所述水热处理的条件包括：温度为120～300℃，时间为0.1～24小时。
[0012]可选地，所述氮碳材料前驱体为氮含量为25～70％的含氮碳化合物；优选地，所述氮碳材料前驱体选自尿素、二聚氰胺和三聚氰胺中的一种或几种；
[0013]所述有机胺溶液含有脂肪胺和/或醇胺；优选地，所述有机胺溶液含有乙二胺、乙胺、正丁胺、丁二胺、己二胺、乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺，或者为它们中两者或三者的组合，或者含有它们中的两者或三者；
[0014]所述环烷烃包括环己烷、环戊烷、甲基环戊烷、甲基环己烷、卤代环戊烷或卤代环己烷，或者为它们中的两者或三者的组合；
[0015]所述氧化剂为含氧气体，所述含氧气体为空气或氧气，所述环烷烃与所述含氧气体中氧气的摩尔比为1：(2～20)，优选为1：(4～10)。
[0016]可选地，所述环烷烃的氧化方法包括：在溶剂和所述催化剂存在下，使环烷烃和氧化剂接触进行氧化反应；
[0017]所述溶剂为去离子水、C1-C6的醇、C3-C8的酮或C2-C6的腈，或者为它们中的两者或三者的组合；
[0018]所述环烷烃与所述溶剂用量的重量比为1：(0.1～100)，优选为1：(1～50)。
[0019]可选地，所述环烷烃的重时空速为0.1～100h-1
，优选为0.2～50h-1
；或者，
[0020]以100mL的所述环烷烃为基准，所述催化剂的用量为2～500mg，优选为5～200mg。
[0021]可选地，所述氧化反应的条件包括：温度为60～150℃，压力为0.01～5MPa，时间为1～24小时；
[0022]优选地，温度为80～120℃，压力为0.2～2MPa，时间为2～12小时。
[0023]通过上述技术方案，本专利技术的方法能够在较温和的条件下实现对环烷烃的选择性氧化，具有较高的原料转化率和目标产物的选择性。
[0024]本专利技术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]以下对本专利技术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]本专利技术提供一种环烷烃的氧化方法，该方法包括：在催化剂存在下，使环烷烃和氧化剂接触进行氧化反应，催化剂含有改性氮碳材料；
[0027]改性氮碳材料通过包括如下步骤的方法制备得到：在惰性气氛中，使氮碳材料前驱体在密闭容器内于400～800℃下焙烧1～12小时，得到氮碳材料；将氮碳材料和有机胺溶液混合后进行水热处理，取出回收固体。
[0028]本专利技术的方法中采用的改性氮碳材料的催化活性高，能够在温和的条件下实现对环烷烃的氧化，具有较高的原料转化率和目标产物的选择性，尤其对酸类具有较高的选择性。
[0029]在一种具体实施方式中，将得到的氮碳材料冷却，再将其与有机胺溶液混合后进行水热处理。对冷却的方法不做具体限制，例如可以在室温(例如15-30℃)下进行自然冷却，或者也可以采用其他取热方法如水浴循环取热方法进行冷却。
[0030]根据本专利技术，有机胺溶液可以为任意形式的溶解有有机胺的溶液，例如可以为有机胺的水溶液。
[0031]根据本专利技术，对取出回收固体的方法不做具体限制，例如可以采用过滤、离心分离等方法，优选地，将取出的固体进行干燥，干燥的条件可以包括：温度为60～200℃，时间为1～12小时；优选地，温度为80～180℃，时间为2～10小时。干燥为本领域的技术人员所熟知的化工操作，例如可以在恒温干燥箱或者马弗炉中进行。
[0032]在一种具体实施方式中，将氮碳材料前驱体置于密闭耐热容器内、在惰性气氛下
于450～750℃下焙烧5～12小时，密闭耐热容器可以为本领域的技术人员所常规采用的，例如可以为石英坩埚(可配套耐高温真空密封油酯)、不锈钢反应釜。对焙烧的惰性气氛中的惰性气体种类不做具体限制，可以为氩气、氦气、氮气等，惰性气氛中的惰性气体含量大于85％，优选大于90％。本专利技术的方法中在惰性气氛下对氮碳材料前驱体进行焙烧处理，可以提高制备的改性氮碳材料的催化性能尤其是对于环烷烃的选择性氧化性能，将改性氮碳材料用于环烷烃氧化时，具有更高的原料转化率和目标产物的选择性。
[0033]根据本专利技术，催化剂还可以含有其他本领域的技术人员所常规采用的用于环烷烃的氧化的材料，例如可以为过渡金属氧化物、贵金属和杂原子分子筛中的一种或几种。在一种优选的具体实施方式中，催化剂为改性氮碳材料。
[0034]根据本专利技术，氮碳材料前驱体可以氮含量为25～70％的含氮碳化合物，例如可以为尿素、二聚氰胺和三聚氰胺等，优选地，氮碳材料前驱体为氮含量为35～65％的含氮碳化合物，进一步优选为尿素。
[0035]根据本专利技术，氮本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环烷烃的氧化方法，该方法包括：在催化剂存在下，使环烷烃和氧化剂接触进行氧化反应，所述催化剂含有改性氮碳材料；所述改性氮碳材料通过包括如下步骤的方法制备得到：在惰性气氛中，使氮碳材料前驱体在密闭容器内于400～800℃下焙烧1～12小时，得到氮碳材料；将所述氮碳材料和有机胺溶液混合后进行水热处理，取出回收固体。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述氮碳材料和所述有机胺溶液用量的重量比为1：(0.5～200)，优选为1：(2～100)，更优选为1：(5～50)。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述有机胺溶液的浓度为0.1～40重量％，优选为1～30重量％，更优选为5～20重量％。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述改性氮碳材料的平均颗粒尺寸为10～1000nm，优选为50～500nm。5.根据权利要求1所述的方法，其中，颗粒尺寸为20～100nm的所述氮碳材料的重量占所述氮碳材料总重量的2～60％，优选为5～50％，更优选为10～30％。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述水热处理的条件包括：温度为120～300℃，时间为0.1～24小时。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述氮碳材料前驱体为氮含量为25～70％的含氮碳化合物；优选地，所述氮碳材料前驱体选自尿素、二聚氰胺和三聚氰胺中的一种或几种；所述有机胺溶液含有脂...

【专利技术属性】
技术研发人员：史春风，王肖，周赟杰，孙悦，黄慧，康振辉，刘阳，赵娟，
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：