[发明专利]一种用于苯直接氧化制备苯酚的非金属催化剂、制备方法及应用

说明书

一种用于苯直接氧化制备苯酚的非金属催化剂制备其应用方法，该方法将对苯醌和二胺分别溶于甲醇中；接着将二者溶液混合均匀后，向所述混合溶液中滴加双氧水；并将其转移至高压反应釜中，在120℃～160℃下反应4～12h，过滤后得到的非金属催化剂；该非金属催化剂在乙酸水溶液为溶剂、醋酸盐为添加剂的条件下，在120℃～150℃，可以催化氧气氧化苯制备苯酚，获得较好的苯酚产率。本方法制备的非金属催化可以催化氧气氧化苯制备苯酚，从而避免了含有重金属催化剂的使用。

技术领域

本发明属于新型催化剂制备以及能源化工技术领域，具体涉及一种用于苯直接氧化制备苯酚的非金属催化剂制备其应用。

背景技术

苯酚是一类重要的化工中间体和石油化工大宗基础原料。目前，苯酚的工业生产方法主要是异丙苯法，其存在反应流程长、原子利用率不高、总产率较低(5%）的缺点。因此，近年来，世界各国致力于研究一种苯酚的绿色制备方法，其中苯直接氧化制备苯酚作为一种经济绿色的苯酚制备新方法受到人们的广泛关注。氧气作为一种绿色的氧化剂，具有来源广泛、价格低廉等优点，且其氧化产物为水，不会产生对环境污染的副产物。因此，以氧气为氧化剂，直接氧化苯制备苯酚具有重要的理论和实际应用意义。

苯氧化制备苯酚的反应中一般使用的催化剂都是含有过渡金属的催化剂。专利CN102921419A中，以含铜的负载型催化剂催化苯氧化制备苯酚；专利CN102228833A中，以含有钴的多孔材料作为催化剂催化苯氧化制备苯酚；专利CN104926614A中，以含有铜的金属有机框架化合物HKUST-1为催化剂催化苯氧化制备苯酚；文献报道含钒、铁、钯等过渡金属的催化剂催化氧气氧化苯制备苯酚[(a) Wang WT, Li N, Tang H, et al. Molecularcatalysis, 2018,453,113-120; (b) Qin Q, Liu YQ, Shan WJ, et al. Industrial Engineering Chemistry Research, 2017, 56 (43), 12289-12296; Shang SS, Yang H,Li J, et al. Chempluschem 2014, 79 (5), 680-683.]。氧气氧化苯制备苯酚的反应一般在酸性的反应溶剂中进行。在酸性溶剂中金属催化剂容易出现活性中心流失，导致催化活性降低、产生重金属离子的污染等问题，催化剂稳定性难以得到保证，增加了苯酚的生产成本，在经济和环保方面引起了人们的关注。这就促使我们去开发出一种非金属催化剂，应用于绿色制苯酚的研究中。到目前为止，以对苯醌和二胺制备非金属催化剂，并以其为催化剂催化氧气氧化苯制备苯酚的文献未有报道。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种用于苯直接氧化制备苯酚的非金属催化剂制备其应用方法，避免了苯直接氧化制苯酚反应中的含金属催化剂的使用，避免了金属流失的问题，提高了催化剂的稳定性，且所制备的催化剂在催化氧气氧化苯制备苯酚的反应中表现出较好苯酚产率。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于苯直接氧化制备苯酚的非金属催化剂制备其应用方法，所述的催化剂是对苯醌和二胺作为原料制备的非金属催化剂，其活性中心是苯醌和氢醌，实现了氧气直接氧化苯制备苯酚的非金属催化。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于苯直接氧化制备苯酚的非金属催化剂制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将对苯醌与二胺按照6:1～1.5:1的摩尔比，分别溶于甲醇溶液中，得到对苯醌的甲醇溶液A和二胺的甲醇溶液B；

步骤二：将步骤一得到的溶液A加入到溶液B中，并搅拌均匀，得到溶液C；

步骤三：向步骤二得到的溶液C中，滴加双氧水1～3mL，搅拌均匀后，将溶液转移到高压反应釜中；