MnOx-Ti電催化膜反應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、過程難以控制等難題。本文提出以納米MnOx負載多孔鈦基電催化膜為陽極構(gòu)建電催化膜反應器用于四氟丙醇氧化制備四氟丙酸鈉。
　　以具有導電性的管式多孔鈦(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負載的Ti基電

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

3、(ECMR)用于四氟丙醇催化氧化制備四氟丙酸鈉，采用響應面法對電催化膜反應器各個操作參數(shù)及交互影響進行了探索。結(jié)果表明，影響四氟丙醇轉(zhuǎn)化率的各因素顯著性順序為停留時間＞反應溫度＞反應物濃度＞電流密度，停留時間和反應溫度的交互作用最顯著。膜反應器最優(yōu)化操作條件為:停留時間為25min，反應溫度為80℃，反應物濃度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％。
　　機理研究表明，電催化膜反應器中四氟丙醇電化學氧化過程主要是通過錳氧化物（MnⅢ=O←→MnⅣ=O）之間快速連續(xù)的產(chǎn)生和消耗。同時，四氟丙醛α位上由于F原子的強吸電子性所形成的四氟丙醛水合物的過渡態(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以及對流強化傳質(zhì)都促進了四氟丙酸鈉的高效制備?？傊姶呋し磻麟娀瘜W氧化和對流強化傳質(zhì)的協(xié)同作用是實現(xiàn)四氟