[发明专利]一种用于醇氧化合成醛或酮的磁性可回收催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于醇氧化合成醛或酮的磁性可回收催化剂及其制备方法。该催化剂由N掺杂碳包磁性金属载体和附着于载体上的活性钯组成，活性钯占催化剂质量的0.5～10%。其制备方法为：采用电弧法合成N掺杂碳包磁性金属载体。直接将可溶性钯盐浸渍到载体上；或将载体、分散剂加入到可溶性钯盐溶液中，分散后加入还原剂还原得到催化剂前躯体。前躯体再经高温热处理、高温氢气还原后得到催化剂成品。本发明的催化剂可广泛应用于醇氧化合成醛或酮领域，采用氧气或空气作氧化剂时，催化剂在无碱性助剂和无溶剂下对醇氧化反应催化效果显著，生成的醛或酮的选择性高，反应过程中无任何有害废气废物产生，催化剂可多次重复使用，回收方法简单。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种用于醇氧化合成醛或酮的磁性可回收催化剂及其制备方法。

背景技术

醇的氧化反应是制备醛、酮的重要途径之一，在精细化工、专用化学品工业和医药领域应用十分广泛。传统有机化工中使用铬酸盐、高锰酸盐、有机过酸等强氧化剂将醇氧化为醛或者酮，强氧化剂容易造成过度氧化，醛或者酮的选择性较低，副反应多，而且有大量三废物产生。近年来，纳米贵金属非均相催化剂可很好地解决上述传统方法存在的不足，在这类新型催化剂作用下，醇类可高选择性的转化为相应的醛或酮，而且使用的氧化剂如氧气、空气或过氧化氢，对环境友好。目前报道的贵金属催化剂有：金催化剂[Appl.Catal.A,2001,211:251；Chem.Commum.,2006,3178；Green Chem.,2005,7:768；Green Chem.,2007,9:267；J.Phys.Chem.C,2008,112:6981；J.Colloid Interface Sci.,2009,333:317；Appl.Catal.A,2008,344:150；J.Catal.,2011,281:30；催化学报，2015,36(8):1358-1364]；钌催化剂[J.Am.Chem.Soc.,2000,122(299):7144；J.Am.Chem.Soc.,2003,125(8):2195；J.Catal.,2001,202(2):296；J.Catal.,2005,235:10；化工学报,2006,57(3):577；Chem.Commun.,2009,1912；Ind.Eng.Chem.Res.,2014,53:12548.]以及钯催化剂[Catal.Lett.,2007,115:133；Appl.Catal.A:General,2008,334:217；Catal.Commun.,2009,10:1459；J.Mole.Catal.A:Chemical,2010,331(1-2):78；催化学报，2011,32(11),1693；Appl.Catal.B:Environmental,2013,(136-137):177.]。其中，由于Pd的资源相对丰富、价格相对低廉，更适合用于工业催化。

性能优越的负载型贵金属催化剂一般要求：活性中心粒径小、尺寸分布窄，载体也需要小尺寸化。但催化剂的纳米化也带来了分离上的困难，纳米催化剂很难用过滤或离心的方法分离，使得催化剂重复使用性能下降，成本高；此外，上述报道的催化剂，通常需要添加碱性助剂才能获得理想的催化效果，这不仅增加了使用成本，而且碱性助剂也可能导致生产设备和产品的污染。

发明内容

针对现有技术存在的缺点与不足，本发明要解决的技术问题是提供一种用于醇氧化合成醛或酮的磁性可回收催化剂及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种用于醇氧化合成醛或酮的磁性可回收催化剂，由N掺杂碳包磁性金属载体和附着于载体上的活性钯组成，活性钯占催化剂质量的0.5～10％。该催化剂具有磁性，可采用磁场分离。

所述的N掺杂碳包磁性金属载体是一种核壳结构，外层碳中掺杂N原子，N掺杂的原子比优选为1.5～4％；内核中的金属为具有磁性的铁、钴、镍中的一种或几种任意组合。

所述的活性钯优选为零价钯、络合二价钯，或为二者的组合。