[发明专利]一种基于石墨烯海绵体催化制备均苯四甲酸二酐的方法

说明书

本发明提供一种基于石墨烯海绵体催化制备均苯四甲酸二酐的方法，包括以下步骤：将草酸加入到去离子水中溶解，加入偏钒酸铵混合，继续搅拌，滴加氯化钯溶液形成微乳液；将氧化石墨烯溶液中加入微乳液，高速搅拌均匀，得到前驱体溶液，将前驱体溶液置于低温环境下进行快速冷冻和真空干燥处理，然后经激光辐射还原处理，得到石墨烯基钒钯多孔海绵催化剂；将石墨烯基钒钯多孔海绵催化剂置于气相氧化反应固定床中，对固定床加热后，通入均四甲苯和空气的混合物，利用熔盐循环换热降温反应，捕集，水解结晶升华，得到均苯四甲酸二酐。本发明将催化活性高、热稳定性好的催化剂运用到均苯四甲酸二酐的制备中，制备产品效率高，纯度好。

技术领域

本发明属于均苯四甲酸二酐制备技术领域，具体涉及一种基于石墨烯海绵体催化制备均苯四甲酸二酐的方法。

背景技术

均苯四甲酸二酐是一种非常重要的化工原料，主要用作聚酰亚胺、聚咪唑等耐热树脂的单体、粉末涂料消光剂中间体、医药中间体、环氧树脂固化剂等，是一种用途广泛的精细化工产品。

目前制备均苯四甲酸二酐主要包括均四甲苯氧化法、偏三甲苯烷基化法和一氧化碳法等，其中以均四甲苯为原料经气相氧化工艺制备均苯四甲酸二酐为主要方法，气相氧化法只需要一步空气催化氧化，制备方法简单，可连续生产，易于自动化管理，但是以均四甲苯为原料气相氧化法制备的均苯四甲酸二酐属于强放热反应，传统的催化剂及其催化系统，难以满足承受高温和快速散热的要求，容易引起催化剂的过热，导致深度氧化增加，降低均苯四甲酸二酐的产率，因此选择耐高温且散热快的催化剂显得十分必要。

中国专利CN 103203244A公开的均苯四甲酸二酐合成催化剂及制备方法，该催化剂的主催化剂活性组分为钒和钛，助催化剂为P、Nb和Sb，以球形惰性瓷球为载体，将球形惰性瓷球加热处理后，将功能整理液喷涂到载体上，得到蓝色表面涂层型催化剂，再高温分段焙烧，得到橙黄色球形催化剂，其中催化剂中V和Ti的质量比为0.1-0.9:0.1-0.9，再以催化活性组分的质量基准为1，P为0.01-0.5，Nb为0.01-1，Sb为0.01-0.5，该催化剂中降低了钒的用量，且有效提高均苯四甲酸二酐的收率。中国专利CN 107537460A公开的用于均四甲苯气相氧化制取均苯四甲酸二酐的催化剂体系，该催化剂体系包括主催化剂和助催化剂，主催化剂为氧化钒和氧化钛，助催化剂为氧化硼和氧化锡，将原钒加入到二氧化钛溶胶中形成钒钛溶胶，再加入适量的硼酸和五水合四氯化锡形成喷涂液，将喷涂液喷涂到碳化硅载体上，先在250℃下保温后，再在480℃下焙烧活化得到催化剂体系，该催化剂体系以多组分纳米材料为主要原料，催化剂中各组分不仅粒径分布均匀，纯度高，机械强度高，活性层不易破碎，耐热性好，而且均苯四酸二酐的收率达95%，纯度达95%。

由上述现有技术可知，现有的基于均四甲苯为原料氧化制备的均苯四甲酸二酐的催化剂多采用将活性材料以喷涂的方式附着于惰性载体的表面，以提高催化剂的机械性能，这种方法制备的催化剂中活性成分含量少，催化效率提高有限，因此制备本身机械性能和散热性能优异的催化剂用于制备均苯四甲酸二酐中，有望显著提高均苯四甲酸二酐的产率和纯度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于石墨烯海绵体催化制备均苯四甲酸二酐的方法，将钒和钯的前驱体微乳液为模板，加入到氧化石墨烯溶液中，经快速冷冻和真空干燥制备得到氧化石墨烯的海绵体，再经激光辐射下还原，得到催化剂，将催化活性高、热稳定性好的催化剂运用到均苯四甲酸二酐的制备中，制备产品效率高，纯度好。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种基于石墨烯海绵体催化制备均苯四甲酸二酐的方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）将草酸加入到去离子水中，加热至完全溶解，加入偏钒酸铵混合，继续搅拌，滴加氯化钯溶液，充分混合后，去除气泡后形成微乳液；