铜盐和碱性金属盐的应用、芳烃衍生物的氧化裂解光催化剂和制备苯甲酸衍生物的方法技术

本发明专利技术提供了铜盐和碱性金属盐的应用、芳烃衍生物的氧化裂解光催化剂和制备苯甲酸衍生物的方法，涉及塑料回收利用技术领域。本发明专利技术提供了摩尔比为1：0～10的铜盐和碱性金属盐(氯化钙)作为光催化剂在芳烃衍生的光氧化裂解中的应用。本发明专利技术将铜盐和碱性金属盐用于芳烃衍生物的光氧化裂解时，铜盐(以氯化铜为例)经光照产生的CuCl和氯自由基，氯自由基作为氢原子转移试剂，活化芳烃衍生物及木质素模型类化合物的C

【技术实现步骤摘要】
铜盐和碱性金属盐的应用、芳烃衍生物的氧化裂解光催化剂和制备苯甲酸衍生物的方法


[0001]本专利技术涉及塑料回收利用
，具体涉及铜盐和碱性金属盐作为光催化剂在芳烃衍生物的光氧化裂解中的应用、一种芳烃衍生物的氧化裂解光催化剂和芳烃衍生物的光氧化裂解制备苯甲酸衍生物的方法。

技术介绍

[0002]聚苯乙烯(PS)是一种应用广泛的热塑性塑料，是一种具有高玻璃化转变温度的脆性聚合物，被广泛应用于生产塑料模型组装包、塑料餐具、绝缘材料、电子产品、建筑产品和医疗产品等。然而，PS具有硬度大、疏水性质和耐腐蚀性能，使其可以长期存在于自然界而不分解，对环境造成污染。对于废弃PS进行回收利用既可保护环境又能储备资源，受到了人们的关注。
[0003]将PS化学升级循环成目标小分子是减少其污染的理想方法，其中，将PS垃圾降解为有用的化学原料是一种有效的降解PS的手段。光催化降解PS具有条件温和、成本低、绿色环保的特点，应用广泛。其中，光催化氧化PS裂解为苯甲酸吸引了化学家的关注。例如，Stache等(Oh S,Stache E E.Chemical Upcycling of Commercial Polystyrene via Catalyst
‑
Controlled Photooxidation[J].Journal of the American Chemical Society,2022(13):144.)报道了在可见光下用廉价的FeCl3作为催化剂，以氧气作为绿色氧化剂，FeCl3经光激发产生氯自由基，氯自由基促进PS降解为苯甲酰产物，如式(1)所示：
[0004][0005]然而，由于PS主链中C
‑
C键的惰性和稳定性很难断键，且聚苯乙烯氧化降解的过程比较复杂导致苯甲酰产物中苯甲酸的选择性低，限制了其工业价值和实际应用。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供铜盐和碱性金属盐的应用、芳烃衍生物的氧化裂解光催化剂和制备苯甲酸衍生物的方法，本专利技术采用铜盐和碱性金属盐作为芳烃衍生物的氧化裂解光催化剂，芳烃衍生物降解得到苯甲酸衍生物的选择性高。
[0007]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0008]本专利技术提供了铜盐和碱性金属盐作为光催化剂在芳烃衍生物的光氧化裂解中的应用，所述碱性金属盐包括氯化钙、氯化镁和氯化锂中的一种或几种；所述铜盐和碱性金属盐的摩尔比为1：0～10。
[0009]本专利技术提供了一种芳烃衍生物的氧化裂解光催化剂，包括铜盐和碱性金属盐；所
述碱性金属盐包括氯化钙、氯化镁和氯化锂中的一种或几种；所述铜盐和碱性金属盐的摩尔比为1：0～10。
[0010]优选的，所述铜盐包括氯化铜、氯化亚铜、醋酸铜、硝酸铜和硫酸铜中的一种或几种。
[0011]优选的，所述芳烃衍生物包括聚苯乙烯、甲苯衍生物、乙基苯衍生物、苯乙醇衍生物、丙基苯衍生物、丁基苯衍生物和木质素模型类化合物中的一种或几种。
[0012]优选的，所述甲苯衍生物具有以下结构中的一种或几种：
[0013][0014]所述乙基苯衍生物具有以下结构中的一种或几种：
[0015][0016]所述苯乙醇衍生物具有以下结构中的一种或几种：
[0017][0018]所述丙基苯衍生物具有以下结构中的一种或几种：
[0019][0020]所述丙基苯衍生物具有以下结构中的一种或几种：
[0021][0022]所述木质素模型类化合物衍生物具有以下结构中的一种或几种：
[0023][0024]本专利技术提供了一种芳烃衍生物的光氧化裂解制备苯甲酸衍生物的方法，包括以下步骤：
[0025]将芳烃衍生物、上述技术方案所述的氧化裂解光催化剂和乙腈混合，在氧气、蓝光照射条件下光氧化裂解，得到苯甲酸衍生物。
[0026]优选的，所述芳烃衍生物与氧化裂解光催化剂中铜盐的摩尔比为1：0.01～1。
[0027]优选的，所述混合在黑暗、搅拌条件下进行，所述混合的时间为1～10min。
[0028]优选的，所述光氧化裂解的时间为24～72h；所述蓝光的功率为30～100W。
[0029]优选的，所述芳烃衍生物的物质的量与乙腈的体积之比为1mol：1～10L。
[0030]本专利技术提供了一种芳烃衍生物的氧化裂解光催化剂，包括铜盐和碱性金属盐；所述碱性金属盐包括氯化钙、氯化镁和氯化锂中的一种或几种；所述铜盐和碱性金属盐的摩尔比为1：0～10。将本专利技术提供的氧化裂解光催化剂应用于芳烃衍生物的光氧化裂解时，铜盐(以氯化铜为例)经光照产生CuCl和氯自由基，氯自由基作为氢原子转移试剂，活化芳烃衍生物及木质素模型类化合物的C
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H键生成烷基碳自由基，与O2结合形成过氧中间体得到苯甲酸衍生物。此外，本专利技术还通过氧化还原非活性金属离子(碱性金属盐中的碱性金属离子Ca
2+
、Mg
2+
或Li
+
)作为路易斯酸调节的金属氧络合物中间体的活性，进一步提高了芳烃衍生物氧化裂解效果，明显提高裂解产品中苯甲酸衍生物的产率。本专利技术提供的氧化裂解光催化剂能够高效地断裂芳烃衍生物中的C
‑
C键，光氧化裂解效率高，反应底物范围广泛，使得芳烃衍生物的光氧化裂解制备苯甲酸衍生物的操作简单，反应条件温，耗能低，氧化裂解光催化剂来源广且成本低，适宜工业化生产。
附图说明
[0031]图1为不同聚苯乙烯的实物图。
具体实施方式
[0032]本专利技术提供了铜盐和碱性金属盐作为光催化剂在芳烃衍生物的光氧化裂解中的
应用，所述碱性金属盐包括氯化钙、氯化镁和氯化锂中的一种或几种；所述铜盐和碱性金属盐的摩尔比为1：0～10。
[0033]在本专利技术中，所述铜盐优选包括氯化铜、氯化亚铜、醋酸铜、硝酸铜和硫酸铜中的一种或几种，更优选为氯化铜。
[0034]在本专利技术中，所述铜盐和碱性金属盐的摩尔比为1：0～10，优选为1：1～8，更优选为1：3～5，最优选为1:4。
[0035]在本专利技术中，所述芳烃衍生物优选包括聚苯乙烯、甲苯衍生物、乙基苯衍生物、苯乙醇衍生物、丙基苯衍生物、丁基苯衍生物和木质素模型类化合物中的一种或几种。
[0036]在本专利技术中，所述甲苯衍生物具有以下结构中的一种或几种：
[0037][0038]在本专利技术中，所述乙基苯衍生物优选具有以下结构中的一种或几种：
[0039][0040]在本专利技术中，所述苯乙醇衍生物优选具有以下结构中的一种或几种：
[0041][0042]在本专利技术中，所述丙基苯衍生物优选具有以下结构中的一种或几种：
[0043][0044]在本专利技术中，所述丁基苯衍生物优选具有以下结构中的一种或几种：
[0045][0046]在本专利技术中，所述木质素模型类化合物衍生物具有以下结构中的一种或几种：
[0047][0048]本专利技术对于所述聚苯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.铜盐和碱性金属盐作为光催化剂在芳烃衍生物的光氧化裂解中的应用，所述碱性金属盐包括氯化钙、氯化镁和氯化锂中的一种或几种；所述铜盐和碱性金属盐的摩尔比为1：0～10。2.一种芳烃衍生物的氧化裂解光催化剂，其特征在于，包括铜盐和碱性金属盐；所述碱性金属盐包括氯化钙、氯化镁和氯化锂中的一种或几种；所述铜盐和碱性金属盐的摩尔比为1：0～10。3.根据权利要求2所述的氧化裂解光催化剂，其特征在于，所述铜盐包括氯化铜、氯化亚铜、醋酸铜、硝酸铜和硫酸铜中的一种或几种。4.根据权利要求2或3所述的氧化裂解光催化剂，其特征在于，所述芳烃衍生物包括聚苯乙烯、甲苯衍生物、乙基苯衍生物、苯乙醇衍生物、丙基苯衍生物、丁基苯衍生物和木质素模型类化合物中的一种或几种。5.根据权利要求4所述的氧化裂解光催化剂，其特征在于，所述甲苯衍生物具有以下结构中的一种或几种：所述乙基苯衍生物具有以下结构中的一种或几种：所述苯乙醇衍生物具有以下结构中的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：何江华，徐恩杰，张越涛，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：