氧化钒基光催化剂对C-C键有氧氧化裂解的产物调控制造技术

本发明专利技术公开了一种在分子氧氛围中使用多相氧化钒基催化剂促进邻二醇C

【技术实现步骤摘要】
氧化钒基光催化剂对C
‑
C键有氧氧化裂解的产物调控


[0001]本专利技术属于催化剂制备及其应用
，涉及一种用于邻二醇的C
‑
C键断 裂过程的催化剂，它来源于乙酰丙酮氧钒材料在氧气条件下通过简单地煅烧便得 到具有高活性的氧化钒基催化剂，这种高活性的催化剂用邻二醇的C
‑
C键断裂过 程。

技术介绍

[0002]传统的化石能源已经无法满足人类的需求，同时也伴随化石能源的大量使用 环境污染问题也越来越严重。于是寻找新的能源来代替传统的化石能源已经是现 今研究的热题。目前已经在开发使用的新能源主要有风能、核能、太阳能、潮汐 能等，但是这些能源都有各自的局限，无法大规模开发利用。
[0003]生物质作为一种可再生能源，对其开发利用是非常有前景的。生物质由于自 身负杂的结构和较高的含氧量，普通的方法难以使其分解成具有高附加值的小分 子化合物，而加氢脱氧是一种最有效最直接的方法，过去常用的都是一些高价金 属氧化物催化剂，这些催化剂由于产生大量的有毒的废物，不符合绿色可持续发 展的要求。一般的非贵金属在生物质醛类加氢脱氧过程中产率低催化效果不明 显，重复使用性不佳。
[0004]因此我们采用浸渍法使用非贵金属钒合成一种土黄色氧化钒材料，通过在氧 气下煅烧得到高活性稳定性和循环性良好的钒基催化剂，用于断裂1，2
‑
二醇的 C
‑
C键是非常有前景的。
[0005]本专利技术目的是解决现有高价氧化物带来的环境污染问题，提供一种氧化钒基 多相催化剂的制备方法及其在高效催化1，2
‑
二醇的C
‑
C键的氧化断裂产物的可 调控应用。
[0006]本专利技术的技术方案
[0007]本专利技术主要是通过静置法制备出V6O
13
作为前驱体，将V6O
13
与氧化锌混合制 备成淡黄色化合物，在氧气条件下通过简单煅烧过程获得具有高活性的催化剂V2O5/ZnO，用于邻二醇的C
‑
C键的氧化断裂过程。
[0008]用于邻二醇的C
‑
C键氧化断裂的氧化钒基多相催化剂的制备方法：
[0009]1、利用浸渍法将乙酰丙酮氧钒与乙醇加入到100ml烧杯内搅拌，使之彻底 溶解，之后将乙酰丙酮氧钒溶液加入到事先制备好的氧化铝载体中，超声1小时； 接着静置20小时，将催化剂用醇和水洗涤多次，干燥过夜。
[0010]2、再将干燥后的催化剂在马弗炉内煅烧4h，煅烧温度在300℃～600℃之 间，得到一种具有良好的热稳定性和循环性的氧化钒基催化剂。
[0011]3、根据权利要求1的方法，其特征在于所述固体金属氧化物负载氧化钒催 化剂的合成条件为：乙酰丙酮氧钒0.165～0.5g，氧化锌1.0～3.0g，乙醇50～ 100mL。
[0012]4、根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述的合成最佳条件为乙酰丙 酮氧钒0.165g，氧化锌1.0g，乙醇60mL。
[0013]本专利技术同时提供了氧化钒基多相催化剂的应用，用于生物质醛类化合物还原 脱氧过程：称取一定量(0.05～5.00g)的反应物(氢化苯偶烟类化合物)和一定 量(0.0025～
0.50g)本专利技术方法制备的氧化钒基多相催化剂加入到不锈钢反应釜 内再加入(5～500mL)溶剂，室温下先用氧气充放三次将反应釜内的空气置换掉， 接着室温下充入(0.1～10Mpa)的氧气，启动搅拌(100～5000转/分)调节光强度 使之达到200mw进行反应，反应一段时间(2～12h)之后将反应釜排气称取一定量 反应后的溶液稀释过滤定容进气象分析结果。
[0014]其中的反应物(1，2
‑
二醇类化合物)主要是针对生物质解聚出来含不同取 代基的(+，
‑
)氢化苯偶姻，(
‑
，
‑
)氢化苯偶姻，(+，+)氢化苯偶姻，或取代芳香环 系列衍生物。
[0015]根据权利其特征在于所述的溶剂包括甲醇、乙醇、乙腈、正丁醇、二氯甲烷、 二甲基甲酰胺、二甲基亚砜。
[0016]根据权利所述的应用，其特征在于两种不同的反应体系中可得最佳反应溶剂 分别为甲醇，二氯甲烷。
[0017]根据权利所述的应用，其特征在于最优反应条件：反应光功率200mw，反应 时间5h，反应压力0.3Mpa氧气，搅拌速率为550转/分。
[0018]根据权利所述的应用，其特征在于所述催化剂和不同反应物的质量比为 1～25％。
[0019]本专利技术的优点和有益效果：
[0020]本专利技术合成的绿色多相氧化钒基催化剂具有高活性、稳定性、循环性等，并且克服均相 催化中无法重复使用的弊端，克服了高价氧化物污染环境的缺陷。本专利技术中合成的催化剂对 邻二醇类的C
‑
C键氧化断裂产物的调控有非常好的效果。
具体实施方式
[0021]下面通过实例对本专利技术给予进一步的说明。实施例中，利用不同邻二醇类化合物为反应 物，考察催化剂高活性，选择性和稳定性。
[0022]实施例1：
[0023]一、氧化钒基多相催化剂的制备
[0024]1)利用浸渍法将乙酰丙酮氧钒0.165g加入到含有60ml乙醇的烧杯中，搅拌30min，然 后将溶液倒入在1g氧化锌载体烧杯中，超声1小时；在室温下静置20小时就便可使钒的氧 化物负载在氧化铝载体上；
[0025]2)将上述催化剂前驱体在马弗炉内氧气条件下煅烧4h，煅烧温度500℃，获得一种具有 良好的热稳定性和循环性氧化钒基催化剂V2O5/ZnO。
[0026]3)将1)中载体换为氧化镍然后在马弗炉内氧气条件下煅烧4h，煅烧温度500℃，获得 一种具有良好的热稳定性和循环性氧化钒基催化剂V2O5/NiO。
[0027]4)将1)中载体换为二氧化钛在马弗炉内氧气条件下煅烧4h，煅烧温度500℃，获得一 种具有良好的热稳定性和循环性氧化钒基催化剂V2O5/TiO2。
[0028]5)将1)中载体换为二氧化锆在马弗炉内氧气条件下煅烧4h，煅烧温度500℃，获得一 种具有良好的热稳定性和循环性氧化钒基催化剂V2O5/ZrO2。
[0029]二、氧化钒基多相催化剂在邻二醇类化合物催化氧化C
‑
C键断裂过程中的应用
[0030]实施例1：
[0031]V2O5/ZnO、V2O5为催化剂，在(+，
‑
)
‑
氢化苯偶姻的C
‑
C键有氧氧化裂解产物调控的应用：
V2O5/ZnO、V2O5分别为0.1g，(+，+)
‑
氢化苯偶姻均为0.2g，在反应釜内充入0.3MPa氧气，在 光强度均为200mw、搅拌转速550转/分的条件下，反应5小时，使用气相色谱分析反应结果； (+，+)
‑
氢化苯偶姻的转化率分别为94本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化钒基催化剂的制备及其产物可调控，催化邻二醇C
‑
C键氧化断裂制备高价值芳香醛或者芳香酸衍生物的方法，其特征是：1)利用浸渍法将乙酰丙酮氧钒与乙醇加入到100mL烧杯内搅拌，待彻底溶解以后，将乙酰丙酮氧钒溶液加入到事先制备好的固体金属氧化物载体中，超声1小时；接着静置20小时，将催化剂用醇和水洗涤多次，干燥过夜。最后再将干燥后的催化剂在马弗炉内煅烧4h，煅烧温度在300℃～600℃之间，得到一种具有良好的热稳定性和循环性的氧化钒基催化剂。2)在合适的反应媒介中，用氧气作为氧化剂，使用固体金属氧化物负载氧化钒催化剂可以催化邻二醇C
‑
C选择断裂合成苯甲醛或者苯甲酸衍生物等精细产品；在反应过程中催化剂的用量范围为2
‑
50wt％(与反应底物质量百分比)，反应光功率控制在10mw
‑
450mw，压力0.01
‑
20MPa，时间0.5
‑
48h；于合适反应媒介中将氢化苯偶姻，1，2
‑
双(4
‑
氟苯基)乙烷
‑
1，2
‑
二醇等邻二醇氧化生成苯甲醛或者苯甲酸衍生物等。2.根据权利要求1的方法，其特征在于所述固体金属氧化物负载的氧化钒催化剂合成条件为：乙酰丙酮氧钒0.165～4.5g，固体金属氧化物1.0～9.0g，乙醇50～700mL。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：仝新利，杨国宝，孙海静，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：