[发明专利]一种采用微波催化剂催化环己烷选择氧化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用微波催化剂催化环己烷选择氧化的方法。

背景技术

KA油(环己酮与环己烷)是重要的化工原料，主要用于合成己二酸和己内酰胺等聚酰胺(尼龙6、尼龙66)单体，同时还是重要的工业溶剂和有机化工原料，被广泛应用于农药、医药、涂料、橡胶及香料等行业，在印刷和塑料回收方面也有重要用途。工业上合成KA油的主要方法有苯酚加氢法和环己烷空气氧化法，其中较为经济的工艺方法是环己烷空气氧化法，国内外生产KA油90％以上采用该方法，该法又可分为无催化氧化法、钻盐催化氧化法和硼酸催化氧化法。但此生产工艺也被认为是所有化学工业中效率最低的一个，其环己烷单程转化率只有4％，目标产物的选择性为75％～80％，且环己烷的大量循环造成了资源及能耗上的巨大浪费。在当今资源和环境日益受到重视的情况下，对传统工艺进行优化改造、选择优势氧化剂及开发高性能、环境友好的催化剂已成为环己烷选择氧化技术革新的关键。

纳米金催化剂具有低温高催化活性的特点，在温和的条件下能够活化分子氧，且催化剂制备方法简单、有较强的耐水性，可用于温和条件下环己烷选择氧化反应体系中，采用氧气或空气为氧化剂对环己烷氧化反应进行催化，可直接得到目的产物环己酮和环己醇，副产物少，属于绿色催化过程，且催化剂用量小，易于实现循环再利用，具有较高的经济和环境价值。CN101822990A、CN1827213A、CN101862660A、CN1772723A、CN1611476A及CA101698153A等利用各类金属氧化物及分子筛作为金催化剂的载体，在一定的条件下进行环己烷选择催化氧化反应，均取得了一定成效，但国内现有的环己烷催化体系一般采用传统加热方法在高温高压条件下实现环己烷催化氧化，该过程能耗大，对环境损害严重，不利用于工业化。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种在常压下进行的，不需微波以外的加热方式的采用微波催化剂催化环己烷选择氧化的方法。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现：所述方法是将环己烷放置到微波反应器中，按比例加入微波催化剂和引发剂混合均匀；将微波反应器放置到微波场中在微波辐照下进行环己烷选择氧化反应；所述微波催化剂为金属氧化物或金属氧化物负载纳米金属；每毫升环己烷中加入0.08～0.10克的微波催化剂；在环己烷选择氧化反应期间，持续通入氧气或空气作为氧化剂；反应压力为常压；控制微波功率，使环己烷选择氧化反应的温度低于摄氏100度。

所述微波催化剂为纳米Au/Fe₂O₃；

所述引发剂为TBHP引发剂；每毫升环己烷中加入0.008～0.017克的引发剂。

所述选择氧化反应的时间为3-24小时。

所述微波反应器为与大气相通的敞开式容器。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：反应过程中能耗低，清洁无污染，有效地解决了在摄氏100度以下和常压条件下环己烷不能正常进行选择氧化反应的技术难题，且目标产物的选择性高达100％，无其他深度氧化副产物生成。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

所述方法是将环己烷放置到微波反应器中，按比例加入微波催化剂和引发剂混合均匀；将微波反应器放置到微波场中在微波辐照下进行环己烷选择氧化反应；所述微波催化剂为金属氧化物或金属氧化物负载纳米金属；每毫升环己烷中加入0.08～0.10克的微波催化剂；在环己烷选择氧化反应期间，持续通入氧气或空气作为氧化剂；反应压力为常压；控制微波功率，使环己烷选择氧化反应的温度低于摄氏100度。

所述微波催化剂为纳米Au/Fe₂O₃；

所述引发剂为TBHP引发剂；每毫升环己烷中加入0.008～0.017克的引发剂。

所述选择氧化反应的时间为3-24小时。

所述微波反应器为与大气相通的敞开式容器。

在以下实验室的实施例中：

1、微波催化剂纳米Au/Fe₂O₃，可以按照如下方法及步骤制备。

(1)配料：

配制1g/50mL的HAuCl₄溶液为溶液A；

配制1mol/L的Fe(NO₃)₃·9H₂O溶液为溶液B；

将一定体积的溶液A和一定体积的溶液B混合均匀，得到混合溶液。