MnOx-Ti電催化膜反應(yīng)器催化氧化四氟丙醇制備四氟丙酸鈉.pdf

1、四氟丙酸鈉(STFP)是一種高選擇性安全除草劑和重要精細(xì)化工中間體。四氟丙酸鈉的合成工藝主要包括四氟丙醇(TFP)液體氧化及酸堿中和制備四氟丙酸鈉，存在效率低、過(guò)程難以控制等難題。本文提出以納米MnOx負(fù)載多孔鈦基電催化膜為陽(yáng)極構(gòu)建電催化膜反應(yīng)器用于四氟丙醇氧化制備四氟丙酸鈉。
　　以具有導(dǎo)電性的管式多孔鈦(Ti)膜為基膜（平均孔徑7μm），一定濃度的Mn(NO3)2溶膠為原料，采用浸漬涂覆-熱分解法制備納米MnOx負(fù)載的Ti基電

2、催化膜。借助場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)、高分辨率透射電子顯微鏡(HRTEM)、X射線(xiàn)能量色散譜分析(EDS)、X射線(xiàn)衍射儀(XRD)、X射線(xiàn)衍射光電子能譜儀(XPS)以及電化學(xué)工作站等表征手段對(duì)其微結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能進(jìn)行表征。結(jié)果表明，成功制備出MnOx（20-50nm）負(fù)載Ti基電催化膜(MnOx/Ti)，MnOx負(fù)載有效提高了電催化膜的電催化活性。
　　以MnOx/Ti電催化膜為陽(yáng)極，不銹鋼電極為陰極，構(gòu)建電催化膜反應(yīng)器

3、(ECMR)用于四氟丙醇催化氧化制備四氟丙酸鈉，采用響應(yīng)面法對(duì)電催化膜反應(yīng)器各個(gè)操作參數(shù)及交互影響進(jìn)行了探索。結(jié)果表明，影響四氟丙醇轉(zhuǎn)化率的各因素顯著性順序?yàn)橥Ａ魰r(shí)間＞反應(yīng)溫度＞反應(yīng)物濃度＞電流密度，停留時(shí)間和反應(yīng)溫度的交互作用最顯著。膜反應(yīng)器最優(yōu)化操作條件為:停留時(shí)間為25min，反應(yīng)溫度為80℃，反應(yīng)物濃度26.3mmolL-1，電流密度為3.4mAcm-2，0.1molL-1NaOH(pH=13.0)（電解質(zhì)和反應(yīng)物）。在最優(yōu)化條

4、件下，四氟丙醇轉(zhuǎn)化率為91.9％，四氟丙酸鈉選擇性大于99.9％。
　　機(jī)理研究表明，電催化膜反應(yīng)器中四氟丙醇電化學(xué)氧化過(guò)程主要是通過(guò)錳氧化物（MnⅢ=O←→MnⅣ=O）之間快速連續(xù)的產(chǎn)生和消耗。同時(shí)，四氟丙醛α位上由于F原子的強(qiáng)吸電子性所形成的四氟丙醛水合物的過(guò)渡態(tài)快速向四氟丙酸轉(zhuǎn)化，其與電解質(zhì)NaOH之間的酸堿中和反應(yīng)以及對(duì)流強(qiáng)化傳質(zhì)都促進(jìn)了四氟丙酸鈉的高效制備。總之，電催化膜反應(yīng)器電化學(xué)氧化和對(duì)流強(qiáng)化傳質(zhì)的協(xié)同作用是實(shí)現(xiàn)四氟