[发明专利]一种催化剂及其在制备萘酚的应用

说明书

技术领域

本发明属于化工领域，涉及一种催化剂，尤其涉及一种催化剂及其在制备萘酚的应用。

背景技术

一元萘酚是有1-萘酚和2-萘酚两种同分异构体，是重要的医药中间体，其衍生物大量的应用于染料工业、农药、香料、助剂等。萘酚下游产品还用于感光材料及液晶材料的生产与研究，有这广阔的前景。

萘酚的生产方法主要有三种。1、磺化碱熔法：以萘为原料，经高温磺化、中和、碱熔、蒸馏、精制等过程。该过程含大量废水排放，且工艺流程长、劳动强度大、还会产生酸雾、粉尘等污染。2、异丙萘法：以萘和丙烯为原料，经过异丙基化反应制成异丙基萘，在经过氧化制成异丙基过氧化物，最后酸分解得到2-萘酚和丙酮。萘与丙烯进行傅-克反应时产生异丙基萘与萘歧化生成异丙萘；如何有效控制此两个反应是此生产方法的关键。但是由于此方法工艺复杂，参数控制要求比较高，大量的过氧化物导致工艺的安全性较差，日本住友公司仍在继续不断的进行研究完善，故只有少量的公司在采用此工艺。3、水解法：水解法主要有两种技术——氯萘法和萘胺法。氯萘法是高温高压条件下，将萘取代为氯萘。在800℃下通水蒸气、催化剂，然后水解生成萘酚。萘胺法是用硝酸将萘硝化、还原得到萘胺，再以稀硫酸为溶剂，水解得到萘酚。两种水解法同样存在腐蚀设备严重，废水处理大，工艺流程长，且萘胺是公认的强致癌物，毒性大。

近年来，文献中也出现了一些较新的直接羟基化合成萘酚的研究报道，如：有四氢化萘法，利用生物酶的专一性和高效性，发现血红素单氧酶P450cam，假单胞菌氧化酶(TMO)等酶，金属卟啉直接催化法等。直接催化羟基化和氧化剂的作用下，使萘一步羟基化反应直接合成萘酚。催化剂主要有两大类，一类为金属氧化物，另一类为金属有机物。前者存在选择性差，出现过度氧化的现象。后者制备复杂，催化剂成本较高。故近年来的研究趋势主要在寻找选择性好、操作条件简单且价格便宜的催化剂。

发明内容

针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种催化剂及其在制备萘酚的应用，所述的这种催化剂及其在制备萘酚的应用解决了现有技术中制备萘酚的工艺复杂，成本高的技术问题。

本发明提供了一种催化剂，其分子式为MCM-41-H_3+nPMo_12-nV_nO₄₀，n为1-3之间的整数。

本发明还提供了上述的一种催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)称取十六烷基三甲基溴化铵和九水合硅酸钠，所述的十六烷基三甲基溴化铵和九水合硅酸钠的质量比为4-8:20，将十六烷基三甲基溴化铵和九水合硅酸钠溶于60-70℃热水中，用稀硫酸调节pH＝9.0-9.5，得到澄清胶状溶液；

(2)搅拌均匀后，将得到的混溶溶胶转入内衬聚氟乙烯的高压釜中，于120-180℃水热反应24-72h，使其自然冷却至室温；用去离子水和无水乙醇分别洗涤至无氯离子，室温干燥得到催化剂原粉；

(3)原粉在马弗炉中以1-3℃/min的升温速率至500-600℃焙烧4-8h，随炉自然冷却一夜，得到催化剂纯硅MCM-41；

(4)为了使MCM-41负载更具有良好性能，对催化剂纯硅MCM-14进行二次煅烧，将催化剂置于马弗炉中，在非密闭条件下，在220-270℃煅烧1-2小时，升温至320-380℃，煅烧1-2小时，升温在500-580℃煅烧3-4小时，取出冷却，得到二次煅烧后的MCM-41；

(5)分别称取MoO₃和V₂O₅，所述的MoO₃和V₂O₅的质量比为12.96-15.8：0.91-2.73，将MoO₃和V₂O₅溶解与蒸馏水中，搅拌，在油浴条件下混合液加热至95℃-100℃，随后逐滴滴入85wt％的磷酸溶液，所述的磷酸和MoO₃的质量比为1.0-1.5：12.96-15.8，并在95℃-100℃下保持18-24h，直至悬浊液最终变成澄清透明的橙红色溶液；

(6)随后将溶液过滤除去其中未反应的杂质，将滤液放入60-70℃烘箱溶剂蒸干后得到橙红色的纯杂多酸；