CN106146270B - 纳米钒锰氧化物催化醇类化合物合成羰基化合物的方法 - Google Patents
纳米钒锰氧化物催化醇类化合物合成羰基化合物的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106146270B CN106146270B CN201610566086.3A CN201610566086A CN106146270B CN 106146270 B CN106146270 B CN 106146270B CN 201610566086 A CN201610566086 A CN 201610566086A CN 106146270 B CN106146270 B CN 106146270B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- solution
- nano
- oxide
- reaction
- catalyst
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- -1 alcohols compound Chemical class 0.000 title claims abstract description 13
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims abstract description 12
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 title claims abstract description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 59
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 44
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 34
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 17
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 229910000357 manganese(II) sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 claims description 13
- SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L manganese(II) sulfate Chemical compound [Mn+2].[O-]S([O-])(=O)=O SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 10
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 8
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims description 7
- OOCCDEMITAIZTP-QPJJXVBHSA-N (E)-cinnamyl alcohol Chemical compound OC\C=C\C1=CC=CC=C1 OOCCDEMITAIZTP-QPJJXVBHSA-N 0.000 claims description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 6
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 5
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 claims description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 5
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- WAPNOHKVXSQRPX-UHFFFAOYSA-N 1-phenylethanol Chemical compound CC(O)C1=CC=CC=C1 WAPNOHKVXSQRPX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XPNGNIFUDRPBFJ-UHFFFAOYSA-N alpha-methylbenzylalcohol Natural products CC1=CC=CC=C1CO XPNGNIFUDRPBFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 4
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- MSHFRERJPWKJFX-UHFFFAOYSA-N 4-Methoxybenzyl alcohol Chemical compound COC1=CC=C(CO)C=C1 MSHFRERJPWKJFX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- OOCCDEMITAIZTP-UHFFFAOYSA-N allylic benzylic alcohol Natural products OCC=CC1=CC=CC=C1 OOCCDEMITAIZTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 2
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- 239000012263 liquid product Substances 0.000 claims 1
- WVDDGKGOMKODPV-ZQBYOMGUSA-N phenyl(114C)methanol Chemical compound O[14CH2]C1=CC=CC=C1 WVDDGKGOMKODPV-ZQBYOMGUSA-N 0.000 claims 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims 1
- WVDDGKGOMKODPV-UHFFFAOYSA-N Benzyl alcohol Chemical compound OCC1=CC=CC=C1 WVDDGKGOMKODPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 42
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 27
- HUMNYLRZRPPJDN-UHFFFAOYSA-N benzaldehyde Chemical compound O=CC1=CC=CC=C1 HUMNYLRZRPPJDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 22
- 235000019445 benzyl alcohol Nutrition 0.000 abstract description 14
- QNGNSVIICDLXHT-UHFFFAOYSA-N para-ethylbenzaldehyde Natural products CCC1=CC=C(C=O)C=C1 QNGNSVIICDLXHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 11
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 9
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 4
- 229910018663 Mn O Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 229910003176 Mn-O Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 abstract description 2
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 12
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 11
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 11
- 239000011949 solid catalyst Substances 0.000 description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- KWOLFJPFCHCOCG-UHFFFAOYSA-N Acetophenone Chemical compound CC(=O)C1=CC=CC=C1 KWOLFJPFCHCOCG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910016978 MnOx Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 3
- WBYWAXJHAXSJNI-VOTSOKGWSA-M .beta-Phenylacrylic acid Natural products [O-]C(=O)\C=C\C1=CC=CC=C1 WBYWAXJHAXSJNI-VOTSOKGWSA-M 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WBYWAXJHAXSJNI-SREVYHEPSA-N Cinnamic acid Chemical compound OC(=O)\C=C/C1=CC=CC=C1 WBYWAXJHAXSJNI-SREVYHEPSA-N 0.000 description 2
- HVCXHPPDIVVWOJ-UHFFFAOYSA-N [K].[Mn] Chemical compound [K].[Mn] HVCXHPPDIVVWOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229930016911 cinnamic acid Natural products 0.000 description 2
- 235000013985 cinnamic acid Nutrition 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- WBYWAXJHAXSJNI-UHFFFAOYSA-N methyl p-hydroxycinnamate Natural products OC(=O)C=CC1=CC=CC=C1 WBYWAXJHAXSJNI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- ZRSNZINYAWTAHE-UHFFFAOYSA-N p-methoxybenzaldehyde Chemical compound COC1=CC=C(C=O)C=C1 ZRSNZINYAWTAHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- PNVJTZOFSHSLTO-UHFFFAOYSA-N Fenthion Chemical compound COP(=S)(OC)OC1=CC=C(SC)C(C)=C1 PNVJTZOFSHSLTO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000209094 Oryza Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 150000001728 carbonyl compounds Chemical class 0.000 description 1
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000002242 deionisation method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000003205 fragrance Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 125000000956 methoxy group Chemical group [H]C([H])([H])O* 0.000 description 1
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 1
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 1
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 1
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 1
- 150000003722 vitamin derivatives Chemical class 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C45/00—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
- C07C45/27—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation
- C07C45/32—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen
- C07C45/37—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen of >C—O—functional groups to >C=O groups
- C07C45/38—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen of >C—O—functional groups to >C=O groups being a primary hydroxyl group
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/002—Mixed oxides other than spinels, e.g. perovskite
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/32—Manganese, technetium or rhenium
- B01J23/34—Manganese
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/61—Surface area
- B01J35/615—100-500 m2/g
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种纳米钒锰氧化物催化醇类化合物合成羰基化合物的方法,以芳香醇类化合物为底物,以甲苯为溶剂,以纳米钒锰氧化物为催化剂,以空气为氧化剂,在装配有回流冷凝器和磁力搅拌器的常压浴式反应容器中于80‑110℃反应制得羰基化合物。本发明所使用纳米V‑Mn‑O催化剂的比表面积大、制备工艺简单、成本低且重复性好,在反应过程中具有良好的催化活性、选择性和稳定性;以苯甲醇为底物的反应中,苯甲醇的转化率高达81.8%,苯甲醛的选择性达到99%以上,且该纳米V‑Mn‑O催化剂重复循环使用6次以上,苯甲醇的转化率和苯甲醛的选择性无明显下降。
Description
技术领域
本发明属于催化氧化技术领域,具体涉及一种纳米钒锰氧化物催化醇类化合物合成羰基化合物的方法。
背景技术
醇氧化制备羰基化合物是有机合成的重要反应之一,广泛应用于石油下游产品的开发和有机中间体的合成中,在医药、香料、维生素及人造纤维等化学品工业中具有关键作用。醇氧化的传统方法主要采用Cr(VI)、Mn(VII)等无机强氧化剂以化学计量的方式进行。实践证明,该过程将产生大量污染物。从环境保护和实现可持续发展现代化学过程的要求考虑,开发使用可循环利用的固体催化剂和以氧气或空气为氧化剂的绿色氧化醇方法具有重要意义。
近年来,国内外专利文献大量报道了使用负载或限域的单、双金属或纳米Pt、Pd、Au等为催化剂和以氧气或空气为氧化剂的绿色氧化醇方法。尽管以Pt、Pd、Au等贵金属为活性组分的固体催化剂效率高、性能稳定,但其资源稀少、价格昂贵,这大大限制了它们的实际应用。从经济性和实际应用考虑,研制能够替代贵金属的低成本的非贵过渡金属固体催化剂具有重要价值。
以锰为主要活性组分的固体催化剂因其价格低廉、来源丰富、对环境友好以及优良的催化性能而倍受关注。近年来,国际上对含锰固体催化剂的研究主要集中在单纯或负载型纳米MnOx,如:OMS-2、无定形MnOx、MnOx/AC(活性炭)和MnOx/NC(纳米孔碳)等。另外,也有一些掺杂纳米锰氧化物催化剂的专利文献报道。目前存在的主要问题是,与贵金属固体催化剂相比,这些含锰固体催化剂的转化效率明显偏低,难以满足工业生产的需求。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种反应条件温和、转化效率较高且重复性好的纳米钒锰氧化物催化醇类化合物合成羰基化合物的方法,该方法以高活性和高选择性的纳米钒锰氧化物(V-Mn-O)为固体催化剂,用于以空气为氧化剂由醇类化合物制备羰基化合物的反应。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案,纳米钒锰氧化物催化醇类化合物合成羰基化合物的方法,其特征在于:以芳香醇类化合物为底物,以甲苯为溶剂,以纳米钒锰氧化物为催化剂,以空气为氧化剂,在装配有回流冷凝器和磁力搅拌器的常压浴式反应容器中于80-110℃反应制得羰基化合物。
进一步优选,所述的纳米钒锰氧化物催化醇类化合物合成羰基化合物的方法的具体步骤为:在装配有回流冷凝器和磁力搅拌器的常压浴式反应容器中加入2mmol醇类化合物和10mL甲苯,再将100mg纳米钒锰氧化物加入到反应容器中,于80-110℃的油浴温度下反应,反应开始时,将空气由导气管通入反应液液面以下,通过稳流阀控制空气的流量,使空气以鼓泡的方式进入反应液,反应完成后过滤纳米钒锰氧化物重复循环使用,收集液体产物。
进一步优选,所述的纳米钒锰氧化物中钒和锰摩尔比为1.5%-4.5%。
进一步优选,所述的纳米钒锰氧化物的具体合成过程为:将MnSO4·H2O溶于去离子水中配制成摩尔浓度为1.75mol/L的MnSO4溶液,记为溶液A,将KMnO4溶于去离子水配制成摩尔浓度为0.4mol/L的KMnO4溶液,记为溶液B,移取30-40mL溶液A装入反应容器中并加入1.7-3.4mL质量浓度为68%的浓硝酸,在强力搅拌下将110-140mL溶液B滴加到反应容器中,滴加完再后向该混合溶液中加入0.14-0.42g经超声分散的纳米V2O5,而后将上述混合溶液于90-110℃回流反应24h,将所得的混合物过滤,滤饼用去离子水洗至中性后于110-140℃干燥过夜制得具有隐钾锰矿晶体结构的纳米钒锰氧化物催化剂。
进一步优选,所述的KMnO4与MnSO4·H2O的摩尔比为1:1.3-1.5。
进一步优选,所述的纳米钒锰氧化物催化剂为棒状结构,长度范围为30-200nm,直径范围为10-30nm,比表面积在150m2/g以上。
本发明所述纳米V-Mn-O催化剂的合成原料为MnSO4·H2O、KMnO4和纳米V2O5,为获得具有隐钾锰矿晶体结构的棒状(长度范围30-150nm、直径范围10-30nm)纳米V-Mn-O催化剂,MnSO4溶液的浓度须控制在1.75mol/L附近,KMnO4溶液的浓度须控制在0.4mol/L附近,以保证足够的传质及纳米晶粒的生长,而过高的浓度将导致形成无定向或片层状结构的V-Mn-O,过低的浓度会导致形成长度为1微米以上的大颗粒V-Mn-O;为了保证原料充分反应并形成具有隐钾锰晶体结构和较大的比表面积(150m2/g以上)的纳米V-Mn-O催化剂,KMnO4与MnSO4·H2O的摩尔比须控制在1:1.3-1.5范围内,n (V) /n (Mn)摩尔比须控制在1.5%-4.5%范围内,若按其它比例混合,则可能形成层状或无定型结构的V-Mn-O;加入质量浓度为68%的浓硝酸的体积须控制在1.7-3.4mL,以保证合成在一定酸性条件下进行,而过高或过低的酸度将导致形成层状或无定型结构的V-Mn-O;另外为保证掺杂V的均匀性和充分反应,须使用经过超声分散的纳米V2O5,其中纳米V2O5采用陈文等人(Solid State Commun., 2004,132(8), 513-516)报道的方法制备。
本发明与现有技术相比具有以下优点:所使用纳米V-Mn-O催化剂的比表面积大、制备工艺简单、成本低且重复性好,在反应过程中具有良好的催化活性、选择性和稳定性;以苯甲醇为底物的反应中,苯甲醇的转化率高达81.8%,苯甲醛的选择性达到99%以上,且该催化剂重复循环使用6次以上,苯甲醇的转化率和苯甲醛的选择性无明显下降。
附图说明
图1是本发明实施例1制得的纳米钒锰氧化物催化剂的透射电镜图;
图2是本发明实施例1制得的纳米钒锰氧化物催化剂的X射线衍射图;
图3是本发明实施例1制得的纳米钒锰氧化物催化剂的循环实验结果。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明,但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例,凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
(1)V-Mn-O催化剂的制备
称取9.9g MnSO4·H2O溶于35mL去离子水中配制成摩尔浓度约为1.75mol/L的MnSO4溶液,记为溶液A。称取6.65g KMnO4溶于120mL去离子水中配制成摩尔浓度约为0.4mol/L的KMnO4溶液,记为溶液B。将溶液A倒入250mL三颈烧瓶中,并加入3.4mL质量浓度为68%的浓硝酸,在强力搅拌下把溶液B逐滴加入三颈烧瓶中,滴加完后再向该混合溶液中加入0.28g经超声分散的纳米V2O5,而后将上述混合液于100℃回流反应24h。将所得的混合物过滤,滤饼用去离子水洗至中性后于120℃干燥过夜,制得具有隐钾锰矿结构的纳米V-Mn-O(n(V):n(Mn)=3.0%)催化剂(如附图1和2所示),其比表面积为179m2/g。
(2)由苯甲醇氧化制备苯甲醛
称取苯甲醇2mmol和甲苯10mL装入50mL三颈烧瓶中,再称取100mg纳米V-Mn-O(n(V):n(Mn)=3.0%)催化剂加入上述混合液中,于100℃反应。反应开始时,将空气由导气管通入反应液液面以下,通过稳流阀控制空气的流量,使空气以鼓泡方式进入反应液(空气流量为30mL/min),反应温度通过油浴控制,温度波动为±1℃。反应1h后,将催化剂过滤,液体产物由气相色谱仪分析。在如上反应条件下,苯甲醇转化率为81.8%,产物苯甲醛的选择性达99%以上,且该催化剂重复循环使用6次以上,苯甲醇的转化率和苯甲醛的选择性无明显下降(如附图3所示)。
本实施例制得的纳米V-Mn-O催化剂为棒状结构(见附图1),长度范围为30-200nm,直径范围为10-30nm,且具有较大的比表面积(150 m2/g以上)。
本实施例制得的纳米V-Mn-O催化剂具有隐钾锰结构(见附图2),较宽的X射线衍射峰证明该催化剂为纳米结构,由谢乐方程计算平均晶粒为18nm,与电镜图中观察到的棒状结构的平均直径接近。
实施例2
(1)V-Mn-O催化剂的制备
称取9.9g MnSO4·H2O溶于35mL去离子水中配制成摩尔浓度约为1.75mol/l的MnSO4溶液,记为溶液A。称取6.65g KMnO4溶于120mL去离子水中配制成摩尔浓度约为0.4mol/L的KMnO4溶液,记为溶液B。将溶液A倒入250mL三颈烧瓶中,并加入1.7mL质量浓度为68%的浓硝酸,在强力搅拌下把溶液B逐滴加入三颈烧瓶中,滴加完后再向该混合溶液中加入0.28g经超声分散的纳米V2O5,而后将上述混合液于90℃回流反应24h。将所得的混合物过滤,滤饼用去离子水洗至中性后于120℃干燥过夜,制得具有隐钾锰矿结构的纳米V-Mn-O(n(V):n(Mn)=3.0%)催化剂,其比表面积为188m2/g。
(2)由对甲氧基苯甲醇氧化制备对甲氧基苯甲醛
称取对甲氧基苯甲醇2mmol和甲苯10mL装入50mL三颈烧瓶中,再称取100mg上述纳米V-Mn-O催化剂加入上述混合液中,其它反应条件同实施例1。在如上反应条件下,对甲氧基苯甲醇转化率为93.9%,对甲氧基苯甲醛的选择性达99%以上。
实施例3
(1)V-Mn-O催化剂的制备方法同实施例1。
(2)由肉桂醇氧化制备肉桂醛
称取肉桂醇2mmol和甲苯10mL装入50mL三颈烧瓶中,再称取100mg纳米V-Mn-O(n(V):n(Mn)=3.0%)催化剂加入上述混合液中,其它反应条件同实施例1。在如上反应条件下,肉桂醇转化率为75.8%,肉桂醛的选择性达99%以上。
实施例4
(1)V-Mn-O催化剂的制备方法同实施例2。
(2)由1-苯基乙醇氧化制备苯乙酮
称取1-苯基乙醇2mmol和甲苯10mL装入50mL三颈烧瓶中,再称取100mg纳米V-Mn-O(n(V):n(Mn)=3.0%)催化剂加入上述混合液中,其它反应条件同实施例1。在如上反应条件下,1-苯基乙醇的转化率为85.5%,苯乙酮的选择性达99%以上。
实施例5
(1)V-Mn-O催化剂的制备
称取9.9g MnSO4·H2O溶于35mL去离子水中配制成摩尔浓度约为1.75mol/L的MnSO4溶液,记为溶液A。称取6.65g KMnO4溶于120mL去离子水配制成摩尔浓度约为0.4mol/L的KMnO4溶液,记为溶液B。将溶液A倒入100mL三颈烧瓶中,并加入2.0mL质量浓度为68%的浓硝酸,在强力搅拌下把溶液B逐滴加入三颈烧瓶中,滴加完后再向该混合溶液中加入0.42g经超声分散的纳米V2O5,而后将上述混合液于110℃回流反应24h。将所得的混合物过滤,滤饼用去离子水洗至中性后于110℃干燥过夜,制得纳米V-Mn-O(n(V):n(Mn)=4.5%)催化剂,比表面积为202m2/g。
(2)由苯甲醇氧化制备苯甲醛
称取苯甲醇2mnol和甲苯10mL装入50mL三颈烧瓶中,再称取100mg纳米V-Mn-O(n(V):n(Mn)=4.5%)催化剂加入上述混合液中,于80℃反应2h,其它反应条件同实施例1。在如上反应条件下,苯甲醇转化率为83.5%,苯甲醛选择性达99%以上。
实施例6
(1)V-Mn-O催化剂的制备
称取9.9g MnSO4·H2O溶于35mL去离子水中配制成摩尔浓度约为1.75mol/L的MnSO4溶液,记为溶液A。称取6.65g KMnO4溶于120mL去离子水配制成摩尔浓度约为0.4mol/L的KMnO4溶液,记为溶液B。将溶液A倒入100mL三颈烧瓶中,并加入1.7mL质量浓度为68%的浓硝酸,在强力搅拌下把溶液B逐滴加入三颈瓶中,滴加完后再向该混合溶液中加入0.14g经超声分散的纳米V2O5,而后将上述混合液于100℃回流反应24h。将所得的混合物过滤,滤饼用去离子水洗至中性后于140℃干燥过夜,制得纳米V-Mn-O(n(V):n(Mn)=1.5%)催化剂,比表面积为151m2/g。
(2)由苯甲醇氧化制备苯甲醛
称取苯甲醇2mmol和甲苯10mL装入50mL三颈烧瓶中,再称取100mg纳米V-Mn-O(n(V):n(Mn)=1.5%)催化剂加入上述混合液中,其它反应条件同实施例1。在上述反应条件下,苯甲醇的转化率为78.2%,苯甲醛的选择性达99%以上。
以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点,本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明原理的范围下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。
Claims (1)
1.纳米钒锰氧化物催化醇类化合物合成羰基化合物的方法,其特征在于具体步骤为:在装配有回流冷凝器和磁力搅拌器的常压浴式反应容器中加入2mmol醇类化合物和10mL甲苯,再将100mg催化剂纳米钒锰氧化物加入到反应容器中,于80-110℃的油浴温度下反应,反应开始时,将氧化剂空气由导气管通入反应液液面以下,通过稳流阀控制空气的流量,使空气以鼓泡的方式进入反应液,反应完成后过滤纳米钒锰氧化物重复循环使用,收集液体产物,所述的醇类化合物为苯甲醇、对甲氧基苯甲醇、肉桂醇或1-苯基乙醇;
所述的纳米钒锰氧化物的具体合成过程为:将MnSO4·H2O溶于去离子水中配制成摩尔浓度为1.75mol/L的MnSO4溶液,记为溶液A,将KMnO4溶于去离子水中配制成摩尔浓度为0.4mol/L的KMnO4溶液,记为溶液B,所述的KMnO4与MnSO4·H2O的摩尔比为1:1.3-1.5,移取30-40mL溶液A装入反应容器中并加入1.7-3.4mL质量浓度为68%的浓硝酸,在强力搅拌下将110-140mL溶液B滴加到反应容器中,滴加完再后向该混合溶液中加入0.14-0.42g经超声分散的纳米V2O5,而后将上述混合溶液于90-110℃回流反应24h,将所得的混合物过滤,滤饼用去离子水洗至中性后于110-140℃干燥过夜制得具有隐钾锰矿晶体结构的纳米钒锰氧化物催化剂,所述的纳米钒锰氧化物中钒和锰的摩尔比为1.5%-4.5%,所述的纳米钒锰氧化物催化剂为棒状结构,长度范围为30-200nm,直径范围为10-30nm,比表面积在150m2/g以上。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610566086.3A CN106146270B (zh) | 2016-07-19 | 2016-07-19 | 纳米钒锰氧化物催化醇类化合物合成羰基化合物的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610566086.3A CN106146270B (zh) | 2016-07-19 | 2016-07-19 | 纳米钒锰氧化物催化醇类化合物合成羰基化合物的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106146270A CN106146270A (zh) | 2016-11-23 |
CN106146270B true CN106146270B (zh) | 2019-08-23 |
Family
ID=58059467
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610566086.3A Expired - Fee Related CN106146270B (zh) | 2016-07-19 | 2016-07-19 | 纳米钒锰氧化物催化醇类化合物合成羰基化合物的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106146270B (zh) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101293799A (zh) * | 2008-05-20 | 2008-10-29 | 大连理工大学 | 一种催化氧化醇类化合物制备醛类或酮类化合物的方法 |
CN105664926A (zh) * | 2016-03-09 | 2016-06-15 | 广东工业大学 | 一种用于苯甲醇选择性氧化制苯甲醛的催化剂及其制备方法 |
-
2016
- 2016-07-19 CN CN201610566086.3A patent/CN106146270B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101293799A (zh) * | 2008-05-20 | 2008-10-29 | 大连理工大学 | 一种催化氧化醇类化合物制备醛类或酮类化合物的方法 |
CN105664926A (zh) * | 2016-03-09 | 2016-06-15 | 广东工业大学 | 一种用于苯甲醇选择性氧化制苯甲醛的催化剂及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Novel synthesis of manganese and vanadium mixed oxide (V2O5/OMS-2) as an efficient and selective catalyst for the oxidation of alcohols in liquid phase;Vahid Mahdavi, et al.,;《Materials Research Bulletin》;20131123;第51卷;第153-160页 |
隐钾锰矿(K-OMS-2)的人工合成与表征;刘金华等;《科技信息》;20091231(第13期);第436和451页 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106146270A (zh) | 2016-11-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103816908A (zh) | 一种用于醋酸酯加氢制乙醇的催化剂及其制备方法 | |
CN101757915B (zh) | 一种用于草酸酯加氢制乙二醇的催化剂及其制备方法 | |
JP7306750B2 (ja) | 低温下でも高い活性を有する、多孔性酸化物担体に捕集された金属性ナノ粒子触媒 | |
CN107597109A (zh) | 纳米金属氧化物掺杂的负载型金催化剂及其制备方法与应用 | |
CN101264453A (zh) | 一种钛硅分子筛/硅藻土复合催化剂及制备方法 | |
CN110280250B (zh) | 一种沸石咪唑骨架材料衍生金属氧化物的制备方法及其应用 | |
US8758718B2 (en) | Low temperature sulphur dioxide oxidation catalyst for sulfuric acid manufacture | |
CN107073456A (zh) | 改进的选择性氨氧化催化剂 | |
CN108144610A (zh) | 火焰喷射裂解法制备的铜基加氢催化剂及其制备和应用 | |
CN107321351A (zh) | 一种甲烷/二氧化碳重整反应的高效催化剂制备方法 | |
Xie et al. | A γ-Fe 2 O 3-modified nanoflower-MnO 2/attapulgite catalyst for low temperature SCR of NO x with NH 3 | |
Yusuf et al. | Opposite effects of Co and Cu dopants on the catalytic activities of birnessite MnO2 catalyst for low-temperature formaldehyde oxidation | |
CN105148907A (zh) | 一种1,2-二氯乙烷选择性加氢脱氯反应催化剂及其制备方法和应用 | |
CN114797917B (zh) | 一种具有pH自缓冲能力的高活性钴基催化剂及其制备方法和应用 | |
CN101733145A (zh) | 介孔分子筛催化剂,其制备方法及在制备醛酮中的应用 | |
CN102909034B (zh) | 一种担载型金镍合金纳米催化剂的制备 | |
CN102633581A (zh) | 纳米氧化钛介孔复合材料负载铂催化剂在催化氢化反应中的应用 | |
CN110743562A (zh) | 一种催化甲苯燃烧Ni-α-MnO2催化剂的合成方法 | |
CN109603834A (zh) | 一种用于甲醇水蒸气重整制氢的催化剂及其制备方法 | |
CN106146270B (zh) | 纳米钒锰氧化物催化醇类化合物合成羰基化合物的方法 | |
CN105536790B (zh) | 一种用于甲醇水蒸气重整制氢的催化剂及其制备方法 | |
Zhao et al. | In situ growth route to fabricate ternary Co–Ni–Al mixed-metal oxide film as a promising structured catalyst for the oxidation of benzyl alcohol | |
JP6684669B2 (ja) | アンモニア分解用触媒およびこの触媒を用いた水素含有ガスの製造方法 | |
RU2710892C1 (ru) | Катализатор гидрирования сверхвысокой селективности и его получение | |
JP5715450B2 (ja) | 窒素酸化物選択還元触媒とその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190823 Termination date: 20200719 |