[发明专利]催化氧化环烯烃的方法

说明书

本公开涉及一种催化氧化环烯烃的方法，该方法包括：使环烯烃和含氧气体在催化剂的存在下进行接触反应，其中，所述催化剂为掺杂金属的改性纳米碳基材料。本公开采用掺杂金属的改性纳米碳基材料作为催化剂催化环烯烃的氧化反应，能够在温和的条件下实现对环烯烃的选择性氧化，且原料转化率高，目标产物选择性也得到优化。

技术领域

本公开涉及一种催化氧化环烯烃的方法。

背景技术

环烯烃的氧化反应是生产众多化学品和中间体的重要途径。例如，环己烯的氧化产物环己烯酮、环己烯醇、环氧环己烷和己二酸等均是重要的化工原料，尤其是己二酸，在化工生产、有机合成工业、医药、润滑剂制造等方面均有重要应用，在工业生产中具有重要意义。然而，环烯烃的氧化产物通常不是单一产物，使得后续分离能耗过大。因此，如何实现环烯烃催化氧化反应过程中目标产物高选择性、高收率仍然是一个很大的挑战。

碳基材料包括碳纳米管、活性炭、石墨、石墨烯、富勒烯、碳纳米纤维、纳米金刚石等等。纳米碳催化的科学研究始于上世纪90年代。研究表明，纳米碳材料(纳米碳管和石墨稀为主)的表面化学性质可以进行灵活调控，可在其表面上修饰含氧、氮等杂原子的饱和及非饱和官能团，使之具备一定的酸碱性质和氧化还原能力，从而直接作为催化剂材料使用。研究和开发与富勒烯(碳纳米管)有关的催化新材料，拓宽其在石油化工、精细化工等领域的应用具有深远的理论意义和巨大的潜在应用前景。

发明内容

本公开的目的是提供一种催化氧化环烯烃的方法，该方法所采用的催化剂在较温和的条件下对环烯烃的选择性氧化具有优异的催化性能。

为了实现上述目的，本公开提供一种催化氧化环烯烃的方法，该方法包括：使环烯烃和含氧气体在催化剂的存在下进行接触反应，其中，所述催化剂为掺杂金属的改性纳米碳基材料。

可选地，以所述掺杂金属的改性纳米碳基材料的总重量为基准，所述金属的含量为0.01～15重量％，优选为0.05～5重量％，更优选为0.1～2重量％。

可选地，所述的掺杂金属为钨、钼、铬、锰、钒、钛或锆，或者它们中的两种或三种的组合。

可选地，所述掺杂金属的改性纳米碳基材料的颗粒尺寸为1～50nm，优选为3～20nm，更优选为5～10nm。

本公开第二方面：提供一种制备本公开第一方面所述的掺杂金属的改性纳米碳基材料的方法，该方法包括以下步骤：

a、将第一导电物与直流电源的正极连接，并将第二导电物与直流电源的负极连接后置于电解液中施加0.1～110V优选5～80V的电压进行电解1～30天优选5～15天，得到电解后的电解液，其中，所述第一导电物为石墨棒；

b、将步骤a得到的所述电解后的电解液与掺杂金属的盐混合后在20～200℃优选为60～100℃下进行第一改性处理2～24h优选5～20h，然后将第一改性处理后的物料进行冷冻干燥；

或者，将步骤a得到的所述电解后的电解液进行冷冻干燥，得到纳米碳颗粒，然后将所述纳米碳颗粒与掺杂金属的盐溶液混合后在0～200℃优选为50～100℃下进行第二改性处理1～12h优选2～10h，再将第二改性处理后的物料进行冷冻干燥。

可选地，步骤a中，所述石墨棒的直径为2～20mm，长度为2～100cm；所述第二导电物为铁棒、铁板、石墨棒、石墨板、铜板或铜棒，优选为铁棒、石墨棒或铜棒，进一步优选为与所述第一导电物的尺寸相匹配的石墨棒；所述电解液为含水溶液，所述含水溶液的水含量为85重量％以上，优选为纯水。