一种光催化偶联醚类化合物的方法技术

本发明专利技术涉及一种光催化偶联醚类化合物的方法。该方法采用醚类化合物作为底物，在负载贵金属的二氧化钛半导体光催化剂的作用下，在紫外灯照射下制备双分子C

【技术实现步骤摘要】
一种光催化偶联醚类化合物的方法


[0001]本专利技术涉及醚类化合物，尤其是涉及一种光催化偶联醚类化合物的方法。

技术介绍

[0002]醚类化合物是一类重要的化工原料，将其进一步转化后合成诸如乙二醇醚类化合物等C
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C偶联的产物具有重要的应用价值，如溶剂、喷漆燃料防冰剂、刹车液和化学中间体等。当前工业上主要通过环氧乙烷或取代环氧乙烷和相应的无水醇类(如甲醇、乙醇和丁醇等)，借助传统热催化的手段，在酸或碱性催化剂的作用下反应制备得到。这一过程通常技术难度高，反应条件苛刻、收率低且能耗大，在产物分离的过程中安全性不足，针对当前国内外乙二醇醚类化合物需求的大幅增加，难以经济高效的大批量合成。
[0003]因此，开发绿色可持续的醚类化合物双分子C
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C键偶联的合成方法，通过光催化活化醚类化合物的C
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H键，直接一步实现C
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C键的偶联，可以很好的避免传统热催化过程中的产物分离技术问题，并经济高效的批量生产。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供具有目标产物收率高，技术要求简单，过程绿色经济高效等特点的一种光催化偶联醚类化合物的方法。所述反应过程如下：
[0005][0006]其中R1为烷基、苯环、取代芳基等；R2为H、烷基、苯环、取代芳基等；R3为H、烷基、苯环、取代芳基等。
[0007]将贵金属修饰的二氧化钛半导体催化剂、醚类化合物加入到溶剂中，在除去体系中的氧气后，开启紫外光源进行光催化反应，得到双分子C
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C偶联的产物并伴随着氢气的产生。所述贵金属修饰的二氧化钛催化剂中贵金属可以是Pt、Pd、Au、Ag等，优选为Pt、Pd；贵金属的载量基于质量比为0.1～10.0，优选为0.1～0.5。所述二氧化钛可以是锐钛矿相、金红石相的单一相或是混合相。优选为锐钛矿相与金红石相的混合相；锐钛矿与金红石的混合相中锐钛矿与金红石的质量比为0.1～10.0，优选为1.0～4.0。所述醚类化合物，当R1、R2、R3中的一种或多种为烷基时，可以是C
n
H
2n+1
(n＝1～4)；当R1、R2、R3中的一种或多种为取代芳基时，可以是C6H4X，X为取代基，可以是卤素、硝基、氨基、烷基(如：C
n
H
2n+1
(n＝1～4))等，取代位置可以在取代芳基的邻位、间位、对位上。所述光催化反应光源为紫外光，光源波长优选为220～390nm，光源光强优选为6～18W。所述二氧化钛半导体催化剂与溶剂的质量比为0.001～0.1，优选为0.005～0.01。所述溶剂为水、乙腈中的一种或两种，优选为水和乙腈的混合溶液；水与乙腈的质量比为0.1～10.0，优选为0.1～0.5。所述光催化反应的时间为1～72h，优选为3h～18h。体系中的氧气是可通过抽气或通入惰性气体的方法去除。
[0008]将Pt或Pd与二氧化钛结合构建紧密接触的金属
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氧化物界面，更好的促进光生电子
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空穴对的分离，利用表面羟基传导光生空穴的特性，活化C
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H键的断裂，进而促使C
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C键的偶联并伴随着氢气的生成。通过转化醚类化合物生成乙二醇醚类化合物，具有目标产物收率高、催化剂易于从体系中分离，技术要求简单，过程绿色经济高效等特点。
[0009]本专利技术所述技术方案相对于现有技术，取得的有益效果是：
[0010](1)本专利技术所述修饰的二氧化钛半导体光催化剂使用载量较低的贵金属，易于制备，环境友好且循环寿命长。
[0011](2)本专利技术采用光催化过程替代传统的热催化过程，避免了过高能耗的问题，可以进一步降低生产成本。
[0012](3)本专利技术所述光催化反应为多相催化反应，催化剂可以回收并循环利用，同时本专利技术具有技术要求简单，过程绿色经济高效等优点。
[0013](4)本专利技术所述过程在获得双分子C
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C偶联产物的同时可以获得等摩尔量的气体产物氢气，且易于从产物中分离，可以作为清洁能源。
[0014]反应后的催化剂易于分离回收，双分子C
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C偶联产物的选择性大于90％，产率大于70％。该方法催化剂催化活性高，寿命长，易于制备，可大幅降低生产成本，有潜在的应用前景。
具体实施方式
[0015]为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不限定本专利技术。
[0016]实施例1
[0017]0.1％Pt/TiO2催化剂通过以下过程获得：取1.0g二氧化钛纳米颗粒(质量比：金红石相20％，锐钛矿相80％)，加入到30mL无水甲醇和去离子水(v/v＝1/1)的混合溶液中，加入一定量的氯铂酸，其中Pt的质量相对于二氧化钛为二氧化钛质量的0.1％，搅拌均匀后转移至石英釜中，用氩气置换3次后，常温、常压、氩气气氛条件下，40W紫外光365nm照射2h进行光沉积，随后水洗3次，在60℃真空干燥箱中放置12h，惰性气氛(氩气)下收集得到0.1％Pt/TiO2催化剂。取10mg上述制得的0.1％Pt/TiO2催化剂，加入到1.5ml苯甲醚质量百分含量为30％的苯甲醚
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水/乙腈混合溶液(水/乙腈的质量比为0.1)中，在除去体系中的氧气后，开启18W的紫外LED灯，在紫外光源365nm条件下进行光催化反应3h。反应液过滤后，气相色谱分析表明苯甲醚的转化率为81％，乙二醇二苯醚的选择性为90％，乙二醇二苯醚的收率为73％。
[0018]实施例2
[0019]0.3％Pt/TiO2催化剂通过以下过程获得：取1.0g二氧化钛纳米颗粒(质量比：金红石相20％，锐钛矿相80％)，加入到30mL无水甲醇和去离子水(v/v＝1/1)的混合溶液中，加入一定量的氯铂酸，其中Pt的质量相对于二氧化钛为二氧化钛质量的0.3％，搅拌均匀后转移至石英釜中，用氩气置换3次后，常温、常压、氩气气氛条件下，40W紫外光365nm照射2h进行光沉积，随后水洗3次，在60℃真空干燥箱中放置12h，惰性气氛(氩气)下收集得到0.3％Pt/TiO2催化剂。取10mg上述制得的0.3％Pt/TiO2催化剂，加入到1.5ml苯甲醚质量百分含量
为30％的苯甲醚
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水/乙腈混合溶液(水/乙腈的质量比为0.1)中，在除去体系中的氧气后，开启18W的紫外LED灯，在紫外光源365nm条件下进行光催化反应3h。反应液过滤后，气相色谱分析表明苯甲醚的转化率为85％，乙二醇二苯醚的选择性为92％，乙二醇二苯醚的收率为78％。
[0020]实施例3
[0021]0.5％Pt/TiO2催化剂通过以下过程获得：取1.0g二氧化钛纳米颗粒(质量比：金红石相20％，锐钛矿相80％)，加入到30mL无水甲醇和去离子水(v/v＝1/1)的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光催化偶联醚类化合物的方法，其特征在于：将贵金属修饰的二氧化钛催化剂、醚类化合物加入到溶剂中，在除去体系中的氧气后，进行紫外光催化反应，得到双分子C
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C偶联的产物并伴随着氢气的产生。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述反应过程如下：其中R1为烷基、苯环或取代芳基；R2为H、烷基、苯环或取代芳基；R3为H、烷基、苯环或取代芳基。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述贵金属修饰的二氧化钛催化剂中贵金属可以是Pt、Pd、Au、Ag等中的一种或二种以上，优选为Pt、Pd中的一种或二种；贵金属的载量为载体质量的0.1～10.0％，优选为0.1～0.5％。4.如权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于：所述贵金属修饰的二氧化钛催化剂，二氧化钛可以是锐钛矿相、金红石相的单一相或是二者混合相。5.如权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于：所述贵金属修饰的二氧化钛催化剂，二氧化钛优选为锐钛矿相与金红石相的混合相；锐钛矿与金红石的混合相中锐钛矿与金红石的质量比为0.1～10...

【专利技术属性】
技术研发人员：王峰，刘诗阳，罗能超，任濮宁，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：