[发明专利]一种苯乙烯催化氧化为环氧苯乙烷的催化剂的制备方法

说明书

 技术领域

本发明涉及一种分子筛固相研磨负载过渡金属/金属氧化物合成催化剂的方法，特别是涉及一种苯乙烯催化氧化为环氧苯乙烷的催化剂的制备方法。

背景技术

苯乙烯环氧化反应的产物环氧苯乙烷是一种重要的精细化学品，可用作环氧树脂稀释剂、UV-吸收剂和增塑剂，也是有机合成、制药工业以及香料工业的重要中间体，由环氧苯乙烷加氢制得的β-苯乙醇是丁香油、玫瑰油、橙花油的主要成分，并且广泛应用于配制食品、烟草、肥皂及化妆品香精。近些年，国内外对β-苯乙醇需求量急剧增长，环氧苯乙烷供不应求，给制备环氧苯乙烷的研究带来了广阔的发展前景。

传统的工业上生产环氧苯乙烷的方法是氯醇法，该方法会产生大量的废物，造成严重的环境污染以及非常高的物耗和能耗。新开发的过氧化氢法被广泛认为是一种绿色环保的生产环氧苯乙烷的方法，TS-I被认为是该种方法中具有较好催化性能的一种催化剂。但这种生产方法存在成本高和H₂O₂的利用率低的问题，这些问题严重制约了该合成方法的大规模生产应用。另外还有人开发出O₂-Zn，O₂-H₂或者O₂-有机还原剂等的合成方法，这些方法虽然采用了廉价并且环境友好的氧气作为氧化剂，但是存在必须牺牲共还原剂为代价的缺点，而且技术的实现较为困难。此外还有人开发出以叔丁基过氧化氢为氧源的合成法，例如国内专利CN 101463020A，采用Ag-y-ZrP作为催化剂，以叔丁基过氧化氢(TBHP)为氧源，在氮气气氛下，由苯乙烯直接环氧化合成环氧苯乙烷。反应的转化率、选择性都比较好，但是反应是在氮气气氛下进行的，难以大规模应用，而且所采用的基体材料研究还不成熟。所以综合分析以上各种方法的可行性和经济性，研究开发以叔丁基过氧化氢为氧化剂进行苯乙烯环氧化反应的方法是一种很有希望实现规模化生产的过程。因比许多催化工作者努力寻求一种有效的催化剂来实现这种合成过程

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种简单易行的合成环氧苯乙烷的催化剂的方法。

本发明的技术方案是：一种苯乙烯催化氧化为环氧苯乙烷的催化剂的制备方法，其具体制备步骤如下：

步骤1：将SBA-15型分子筛或MCM-41型分子筛作为载体，过渡金属盐作为前驱体，载体和前驱体按照质量比1:2-3混合均匀；其中，所述过渡金属盐为硝酸铜、硝酸银或偏钒酸铵；

步骤2：将上述步骤混合均匀的载体和前驱体，在80-160℃下加热0.5h，然后趁热转入球磨机内充分研磨1-10min；重新转移至上述烘箱中保温0.5h后，再用球磨机研磨1-10min，反复操作2-5次；或在80-160℃下研磨，

步骤3：将研磨后的粉体转移至坩埚中，再将坩埚放入马弗炉中，以2℃/min的速度升温400℃-600℃保温2-6h，炉冷至室温，即得固相研磨负载过渡金属/金属氧化物的苯乙烯催化氧化为环氧苯乙烷的催化剂。

本发明催化的过程是：将Ag/SBA-15、CuO/SBA-15或者VO_x/SBA-15作为催化剂，以叔丁基过氧化氢(TBHP)为氧源，乙腈为溶剂，在空气气氛中，60-80℃的反应条件下，由苯乙烯直接环氧化合成环氧苯乙烷。

本发明所述的苯乙烯/叔丁基过氧化氢/催化剂的摩尔比为200-400/50-150/1。

本发明催化剂的突出特点是：（1）催化剂的制备方法简单易行，操作方便。（2）采用本发明催化剂，反应产物主要是环氧苯乙烷。（3）在本发明催化剂的催化活性为：苯乙烯转化率最高可达98%，环氧苯乙烷选择性可达90%。

附图说明

图1为本发明实施例1样品高分辨透射电镜照片示意图。

图2为本发明实施例2样品的样品高分辨照片示意图。

图3为本发明实施例3样品的样品高分辨照片示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步说明。

实施例1：将0.1g硝酸银和0.2gSBA-15在坩埚中混合均匀后，放入120 ℃的烘箱中，加热0.5h后，研磨1min，再放回烘箱中，反复研磨2次，每次研磨时间都为1min。将研磨后的样品放入管式炉中，以2℃/min的速度升温至400℃，保温4h后，炉冷至室温。得到的Ag/SBA-15样品高分辨透射电镜照片见图1。