含釩催化劑催化氧氣氧化苯制備苯酚的研究.pdf

1、苯酚是一種重要的有機(jī)化工原料中間體，主要應(yīng)用于酚醛樹脂、醫(yī)藥中間體、農(nóng)藥、香料、染料等精細(xì)化學(xué)品的合成。目前苯酚的制備工藝技術(shù)主要是異丙苯法。該方法存在步驟多、工藝條件苛刻以及整體效率低等不足，且生產(chǎn)成本會(huì)受到副產(chǎn)物丙酮的價(jià)格而波動(dòng)。因此，苯酚的綠色合成工藝路線成為了研究的熱點(diǎn)。相比傳統(tǒng)的苯酚制備方法，氧氣直接氧化苯制備苯酚具有無法比擬的優(yōu)勢，它不僅副產(chǎn)物為水，而且具有環(huán)境友好、反應(yīng)步驟少、原子利用率高、成本低等特點(diǎn)，這符合綠色化學(xué)的基

2、本要求。所以氧氣直接氧化苯制備苯酚的反應(yīng)受到了人們的廣泛關(guān)注，成為研究的熱門課題。本論文選擇氧氣直接氧化苯制備苯酚為課題，主要進(jìn)行了如下研究。
　　為了研究氧氣直接氧化苯制備苯酚反應(yīng)的機(jī)理，分別用生物質(zhì)（蔗糖、葡萄糖、果糖、抗壞血酸）為碳源，以偏釩酸銨為釩源，通過水熱法制備了一系列VxOy@C催化劑。對其進(jìn)行了IR、XRD、TG、SEM、XPS、N2吸附、粒徑分布等表征，并考察了催化劑對該反應(yīng)的催化性能。通過研究該反應(yīng)的機(jī)理發(fā)現(xiàn)，

3、氧氣在抗壞血酸和催化劑中的釩共同作用下，產(chǎn)生活性氧進(jìn)攻苯環(huán)生成苯酚。催化劑的活性主要取決于催化劑的活性成分釩物種；苯酚的選擇性受催化劑對苯酚的吸附和苯酚的進(jìn)一步氧化共同影響。
　　以蔗糖、偏釩酸銨和不同磷源為原料，通過水熱法制備了一系列的VOPO4@C催化劑，優(yōu)化了催化劑的制備反應(yīng)條件，對所得催化劑進(jìn)行了IR、XRD、TG、SEM等表征；并將催化劑VOPO4@C用于氧氣直接氧化苯制備苯酚的反應(yīng)中，考察了催化劑用量、添加劑用量、反應(yīng)

4、溫度、反應(yīng)時(shí)間、溶劑等工藝條件對反應(yīng)的影響，優(yōu)化了反應(yīng)工藝條件。結(jié)果表明，該反應(yīng)的最優(yōu)反應(yīng)條件為1.0 mL苯，3.0 mL乙腈，25 mg催化劑，0.8 g抗壞血酸，3.0 MPa氧氣，80℃下反應(yīng)4 h，得到苯酚的產(chǎn)率為10.9％，其催化性能相對于VxOy@C有所提高。
　　以中性氧化鋁為載體，以偏釩酸銨和草酸的絡(luò)合物為釩源，制備了VxOy/γ-Al2O3催化劑，對其進(jìn)行了XRD、SEM、XPS表征，并考察了催化劑用量、添加劑