一种醇催化脱氢制备酸的方法技术

本发明专利技术涉及化学合成技术领域，具体涉及一种醇催化脱氢制备酸的方法。本发明专利技术的醇催化脱氢制备酸的制备方法，包括如下步骤：将伯醇、催化剂、碱混合，在惰性气氛下进行催化反应，得到所述酸；所述催化剂为碳包覆铜纳米粒子。本发明专利技术以碳包覆的铜纳米粒子(Cu@C)为催化剂，利用C对Cu纳米粒子的包覆来避免反应过程中Cu纳米粒子的聚集长大，从而使得Cu@C催化剂可以循环使用多次，具有较佳的稳定性。本发明专利技术公开的醇催化脱氢制备酸的方法具有高醇转化率、高酸选择性、反应时间短和催化剂稳定性优异等优点，该醇催化脱氢制备酸的方法具有良好的工业应用前景。用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种醇催化脱氢制备酸的方法


[0001]本专利技术属于化学合成
，具体涉及一种醇催化脱氢制备酸的方法。

技术介绍

[0002]乙醇酸、乳酸和3
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羟基丙酸是具有高附加值的精细化学品，广泛应用于食品、化工、化妆品、医药和农业等领域。它们还可以作为单体来合成生物降解性塑料，如聚乙醇酸、聚乳酸和聚3
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羟基丙酸。目前，工业上主要使用发酵法来生产乙醇酸、乳酸和3
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羟基丙酸；但该法存在成本高、收率低和产物分离提纯难等问题。因此，发展新的化学方法来制备乙醇酸、乳酸和3
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羟基丙酸仍是热点问题。
[0003]丙三醇是生物柴油制备过程中的副产物，每生产10吨生物柴油就会产生1吨丙三醇。随着生物柴油产业的快速发展，丙三醇副产物过量供应，如何将丙三醇转化成高附加值的化学品受到广泛关注。丙三醇通过氢解反应可以转化为乙二醇、1,2
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丙二醇和1,3
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丙三醇，纤维素和糖也可以转化为乙二醇、1,2
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丙二醇和丙三醇，所以乙二醇、1,2
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丙二醇和丙三醇可以从生物质资源广泛得到。此外，醇经过催化脱氢可以转化为相应的酸，如乙二醇可以转化为乙醇酸，1,2
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丙二醇和丙三醇可以转化为乳酸，1,3丙二醇可以转化为3
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羟基丙酸。由此可见，丙三醇最终可以转化为乙醇酸、乳酸和3
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羟基丙酸，不仅为乙醇酸、乳酸和3
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羟基丙酸的制备提供了新思路，而且还可以实现丙三醇副产物的高值化利用。
[0004]目前，醇催化脱氢法制备酸的多相催化反应大多是在高温水相条件下进行，例如：丙三醇在Cu基多相催化剂的作用下发生水相催化脱氢反应制备乳酸。然而，在高温水相反应条件下，Cu基多相催化剂中Cu纳米粒子容易发生聚集从而导致催化剂失活，催化剂的稳定性差。尽管现有技术中公开了Cu
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Cu2O@NC催化剂能够催化甘油脱氢制备乳酸，但是制备Cu
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Cu2O@NC催化剂所需时间长，而且还需掺入氮元素，成本高、制备工艺复杂，且仅应用于催化甘油脱氢制备乳酸的反应。
[0005]因此，有待于开发新方法来实现醇高效催化脱氢制备酸。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种醇催化脱氢制备酸的方法，原料醇类的转化率、产物酸类的选择性均比较高。
[0007]本专利技术提出一种醇催化脱氢制备酸的制备方法，包括如下步骤：
[0008]将伯醇、催化剂、碱混合，在惰性气氛下进行催化反应，得到所述酸；所述催化剂为碳包覆铜纳米粒子。
[0009]与现有技术相比，本专利技术至少具有如下的有益效果；
[0010]1、本专利技术以碳包覆的铜纳米粒子(Cu@C)为催化剂，利用C对Cu纳米粒子的包覆来避免反应过程中Cu纳米粒子的聚集长大，从而使得Cu@C催化剂可以循环使用多次，具有较佳的稳定性。
[0011]2、本专利技术公开醇催化脱氢制备酸的方法具有高醇转化率、高酸选择性、反应时间
短和催化剂稳定性优异等优点，该醇催化脱氢制备酸的方法具有良好的工业应用前景。
[0012]优选地，所述催化反应的温度为180～260℃，更优选200～240℃；所述催化反应的时间为40～200min，更优选60～150min。
[0013]优选地，所述惰性气氛包括氮气、氦气、氩气中的至少一种。使用惰性气体多次(5～7次)置换反应体系中的空气，然后再充入惰性气体得到惰性气氛的反应体系。
[0014]优选地，所述催化反应的压强为0.1～2.0MPa，更优选1.0～2.0MPa。
[0015]优选地，所述碳包覆的铜纳米粒子(Cu@C)的粒径为30～155nm，更优选50～100nm，进一步优选70～90nm。
[0016]优选地，所述Cu@C催化剂中Cu的质量分数为50～80wt％，更优选75wt％。
[0017]优选地，所述催化剂与伯醇的质量比为0.05
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0.6：1，更优选0.08～0.4：1。
[0018]优选地，所述伯醇与碱的摩尔比为1：1～1.5，更优选1：1.1～1.3。
[0019]优选地，所述伯醇以伯醇水溶液的形式参与反应，所述伯醇水溶液的质量分数为2～25wt％，更优选5～20wt％。
[0020]优选地，所述催化剂的添加量为伯醇水溶液质量的0.2～5％，更优选0.5～2％。
[0021]优选地，所述伯醇包括乙二醇、1,2
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丙二醇、1,3
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丙二醇、丙三醇中的至少一种。本专利技术的Cu@C催化剂不仅能够催化丙三醇脱氢制备乳酸，还能够催化乙二醇、1,2
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丙二醇、1,3
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丙二醇脱氢，分别得到乙醇酸、乳酸、3
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羟基丙酸，使用范围更广。
[0022]优选地，所述酸包括乙醇酸、乳酸、3
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羟基丙酸中的至少一种。
[0023]优选地，所述碱包括碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物中的至少一种，更优选的碱包括氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种。
[0024]优选地，所述催化剂Cu@C的制备方法包括如下步骤：
[0025](1)将铜盐、1,3,5
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苯三甲酸、溶剂混合，进行溶剂热反应，得到铜有机骨架前驱体CuBTC；
[0026](2)将铜有机骨架前驱体在还原性气体下焙烧，得到所述碳包覆的铜纳米粒子。
[0027]本专利技术的Cu@C催化剂的制备方法简单，不需要掺杂其他元素(如氮)、成本低廉，材料来源广泛，可进行工业大批量生产。
[0028]优选地，所述步骤(1)中的溶剂热反应的温度为60～100℃，更优选80～90℃，进一步优选85℃左右。
[0029]优选地，所述步骤(1)的溶剂热反应的时间为6～10h，更优选6～8h，进一步优选8h左右。
[0030]优选地，所述步骤(1)中将铜盐、1,3,5
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苯三甲酸、溶剂混合的过程具体为将1,3,5
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苯三甲酸溶液加入铜盐溶液，搅拌10～30min，更优选搅拌10min左右。
[0031]优选地，所述铜盐与1,3,5
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苯三甲酸的质量比为1～3：1，更优选2：1左右。
[0032]优选地，所述1,3,5
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苯三甲酸溶液中1,3,5
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苯三甲酸与溶剂的质量体积比为1g：20～40mL，更优选1g：30mL。
[0033]优选地，所述1,3,5
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苯三甲酸溶液的溶剂包括醇类溶剂、胺类溶剂中的至少一种，更优选的溶剂包括乙醇、N,N
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二甲基甲酰胺中的至少一种。
[0034]优选地，所述铜盐溶液中铜盐与溶剂的质量体积比为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种醇催化脱氢制备酸的方法，其特征在于，包括如下步骤：将伯醇、催化剂、碱混合，在惰性气氛下进行催化反应，得到所述酸；所述催化剂为碳包覆铜纳米粒子。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳包覆的铜纳米粒子的粒径为30～155nm。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述催化剂与伯醇的质量比为0.05
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0.6：1。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述伯醇与碱的摩尔比为1：1～1.5。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述催化反应的温度为180～260℃。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述伯醇包括乙二醇、1,2
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丙二醇、1,3
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【专利技术属性】
技术研发人员：张俊杰，陈佳志，王曦，麦裕良，
申请(专利权)人：广东省科学院化工研究所，
类型：发明
国别省市：