[发明专利]一种纳米金氮化碳催化剂和制备方法及一种由异辛醛制备异辛酸的方法

说明书

本发明公开了一种纳米金氮化碳催化剂和制备方法及一种由异辛醛制备异辛酸的方法，所述的催化剂结构为Au‑乙二醇‑氮化碳，是以氮化碳薄片为载体的高度分散的纳米金催化剂，活性组分的高度分散及载体的高比面积有利于提高底物的传质过程，且制备方法简单，用量少，可回收；在此催化剂及特定溶剂、温度下，以含氧气体为氧化剂，对异辛醛进行液相氧化制备异辛酸，选择性、转化率可达99％。

技术领域

本发明涉及一种纳米金氮化碳催化剂和制备方法，以及一种采用该催化剂催化氧化异辛醛制异辛酸的方法。

背景技术

2-乙基己酸(2-Ethylhexanoic Acid,2-EHA)，中文别称异辛酸，是一种微溶于冷水和乙醇，溶于热水和乙醚的油状液体。特点是高纯度，色泽浅。能与多种金属化合物作用生成异辛酸金属盐，因该盐具有比环烷酸盐更明显的催干效果而广泛用于涂料行业，以满足人们对高档浅色涂料的需求；异辛酸及其酯类也用于杀菌剂、金属润滑剂、化妆品等方面，其甘油酯是优良的增塑剂；异辛酸在医药方面主要用作溶媒法合成青霉素钠盐的成盐试剂。

异辛酸工业化合成主要有两条路线，一是异辛醇氧化法，该法虽然选择性高、原料来源可靠操作简单，但工艺流程长，不易规模化生产，目前国内有几家公司采用该路线生产；二是以正丁醛为原料，经过缩合脱水生成2-乙基己烯醛，再加氢得到异辛醛(2-乙基己醛)，然后氧化得到异辛酸。醛氧化法工艺原料来源可靠，且为连续化、全封闭工艺，易于规模化生产。

专利CN1357527A公开报道了一种2-乙基己酸的制造方法，该专利公开的最佳反应温度为0-15℃，其最高选择性为94.9％，但工程控温能耗高，工业化并不理想。专利CN1410407A公开报道了一种2-乙基己酸的制造方法，该专利克服了上一专利的缺点，把最佳反应温度提高至30-50℃，反应设备由鼓泡塔改为降膜反应器，但工业上生产设备投资成本高，选择性并未明显改善。专利CN1422840A公开了一种2-乙基己酸的制造方法，该专利使用反应塔，大大缩短了反应时间，最高选择性为96.8％，但催化剂后处理麻烦。以上3篇专利用的催化剂是Mn(OAc)₂、KOAc、Cu(OAc)₂、NaOAc至少一种或这四种物质以任意比组成的混合物，选择性并不十分理想。

专利CN102701944A公开了一种磷钼钒杂多酸催化氧化2-乙基己醛制备2-乙基己酸的方法，2-乙基己酸的选择性可达到98％以上，但该催化剂制备需要钼酸盐、磷酸盐、偏钒酸盐、浓硫酸、盐酸等，制备过程复杂及再生比较困难，距离工业化应用还有很长的距离。

专利WO2001046111A公开了一种氧化方法，该专利的氧化方法一般在适度温度和低压下进行。该专利的主要特点就是采用在高湍流水平下具有大体积的较高剪切能体系装置，这样能够增加传质效果，以及不加金属催化剂或自由基引发剂，而是加入低于2.0wt％的抑制剂如碱金属盐2-乙基己酸钾盐等用于提高选择性，但该专利方法对于2-乙基己醛氧化，选择性最高仅为96.4％。

专利US5739352公开了一种制备羧酸的方法，该方法是用过酸在胺或胺-N-氧化物做催化剂的条件下，氧化醛制备羧酸。所用催化剂包括取代或未取代的烷基胺、烷基胺-N-氧化物，或芳香胺、芳香胺-N-氧化物或它们的混合物。但是缺陷是含N元素的催化剂沸点很高，且后处理比较复杂，对反应设备要求比较高。

综上所述，现有公开异辛醛制备异辛酸的技术中，存在以下问题：均相催化剂难分离处理(如Mn(OAc)₂、KOAc或Cu(OAc)₂等)；催化剂制备过程繁琐且腐蚀性高；工艺复杂、传质效果差、产物选择性不理想等。

因此，需要研发一种催化剂，用于催化氧化异辛醛制异辛酸，产品选择性高，且能克服目前均相催化反应中催化剂难分离的困难，实现能循环利用。

发明内容