[发明专利]一种丙烯的电化学制备方法

说明书

本发明公开了一种丙烯的制备方法，以惰性电极为工作电极和对电极，以戊二酸和碱性电解质在质子或非质子溶剂中的溶液为电解液进行电解，得到丙烯。本发明首次采用电化学的方法制备丙烯，戊二酸是一种可再生的绿色原料，可以完全采用水溶液体系，得到的丙烯与溶液体系自然分离，收集简单且产物纯度高。

技术领域

本发明属于电化学合成技术领域，具体涉及一种丙烯的电化学制备方法。

背景技术

随着不可再生化石的日益枯竭以及环境污染问题的日益突出，研究开发可再生的碳中性的化工产品，对于缓解石油危机、改善环境污染状况、实现可持续发展具有战略性意义

丙烯是重要的化工原料。丙烯是三大合成材料的基本原料，用途广泛。目前已公布的丙烯制备方法中，大多生产周期相对较长，准备工艺繁琐、复杂，反应因对温度、压力等条件要求较高而导致能耗以及对设备的要求较高，往往还需要加入催化剂，产物后分离比较麻烦，并且原子经济性低。

电化学有机合成的方法具有以下突出的优点：所需仪器较简单、准备工序较少、反应条件温和、得到反应生成物所需时间较短、以及产物后处理简单、不需要外加催化剂、原子经济性高、反应过程绿色等。Kolbe反应可以利用一元羧酸R-COOH电解得到R-R烷烃。但利用戊二酸电解得到丙烯还没有报道。

本发明首次提出来源生物质的戊二酸为原料电催化制备丙烯的方法。

发明内容

本发明首次采用从生物质来源广泛的戊二酸为原料电催化制备丙烯。本发明的技术方案如下：

本发明公开一种丙烯和乙烯的制备方法，以惰性电极为工作电极和对电极，以戊二酸和碱性电解质在质子或非质子溶剂中的溶液为电解液进行电解。戊二酸的分子式为HOOC-C₃H₆-COOH，本发明通过电解催化戊二酸脱羧得到丙烯。所述戊二酸溶液的浓度越高，法拉第效率及丙烯的选择性越高。一般情况下，所述戊二酸溶液的浓度不低于0.01mol/L。

优选地，所述质子或非质子溶剂为去离子水、甲醇、丙酮或乙腈中的一种或几种。

优选地，还向所述电解液中加入中性电解质作为支持性电解质。

优选地，所述惰性电极为金属铂或石墨。

优选地，通过选择铂电极为工作电极来提高所述制备方法的法拉第效率及丙烯的选择性。

优选地，通过选择碱性化合物作为支持电解质、并提高支持电解质的浓度来提高所述制备方法的法拉第效率及丙烯的选择性。

优选地，通过加大工作电压来提高所述制备方法的法拉第效率及丙烯的选择性。

本发明可以使用或不使用参比电极。一般实验室使用参比电极，工业化生产不需要参比电极。

本发明的有益效果：

1、本发明采用电化学的方法制备丙烯，使用电流作为反应试剂及催化剂、无需危险有毒添加物加入，具有反应过程简单、反应可在常温常压下发生、反应过程中产生更少的废物、反应周期短、反应转换率高、反应成本较传统方法更低、不排放对环境有害的尾气、反应过程绿色。

2、本发明采用戊二酸做原料制备丙烯。戊二酸是一种可再生的绿色原料，具有来源广、价廉、可生物降解、无毒等优点，可以从纤维素、半纤素、植物淀粉等发酵而得到。

3、本发明的方法可以完全采用水溶液体系作为电解液制备丙烯。水作为一种环境友好的溶剂，以水做溶剂不仅满足“绿色化学”的要求，且产生的丙烯气体不溶于水，其密度小于水会自然地从溶液中逸出，可实现与水溶液自然分离。因此电解完成后产物的收集过程变得相较于传统的方法更为精简，不仅节省了大量的时间，也降低了整个过程的能耗，环境友好，成本低，产物纯度高。易于工业化生产。

具体实施方式