[发明专利]一种负载型Au/C3N4@SBA-15纳米催化剂催化氧化环己烷的方法

说明书

技术领域

本发明属于化学化工技术领域，具体涉及一种负载型Au/C₃N₄SBA-15纳 米催化剂催化氧化环己烷的方法。

背景技术

环己烷选择性氧化是一个重要的工业生产过程，其目标产物是环己酮，实 际上往往得到环己酮和环己醇的混合物(俗称KA油)。环己酮主要用于生产己 二酸和己内酰胺，二者均是重要的有机化工原料，广泛应用于医药、油漆、香 料等工业，分别是生产尼龙66和尼龙6的单体。传统的环己烷氧化工艺存在转 化率低(4％)、选择性差(80％)、反应条件苛刻(>160℃)、环境污染严重等问题， 这些缺点一直是制约尼龙纤维产业发展的瓶颈。

纳米金催化剂具有优异的低温催化氧化活性、不易中毒且适用于多种类型 的反应，并在诸多反应中表现出较高的催化活性。近年来，金催化剂在液相选 择性氧化反应中表现出较高的工业应用潜力，如烯烃环氧化、烷烃氧化、还原 性糖氧化等。金催化剂在以分子氧为氧化剂的烷烃选择性氧化中表现出活化 C–H键的优异性能，但该催化剂仍表现出较低的转化率(9％)，如何通过适当 改性进一步提高催化剂的催化活性仍是当前研究的关键。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种负载型Au/C₃N₄SBA-15 纳米催化剂催化氧化环己烷的方法，该负载型Au/C₃N₄SBA-15纳米催化剂具 有良好的催化活性和选择性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下。

将负载型Au/C₃N₄SBA-15纳米催化剂置于反应器中，加入环己烷，将反 应器升至130～150℃，通入氧气压力升至1.3～1.6MPa，反应3～6h，得到产物 环己酮和环己醇；

所述负载型Au/C₃N₄SBA-15纳米催化剂包括Au、C₃N₄、SBA-15，其中： Au来源于HAuCl₄，C₃N₄的前驱体为二氰二胺，Au与SBA-15的质量比为0.001～ 0.01:1，二氰二胺和SBA-15的质量比为0.1～0.8:1；

所述负载型Au/C₃N₄SBA-15纳米催化剂的制备包括以下步骤：

(1)按照上述催化剂组分配比，称取二氰二胺溶于蒸馏水中，加入SBA-15， 超声、蒸干水分、干燥，氮气气氛程序升温焙烧，制备出C₃N₄SBA-15，

(2)将步骤(1)制备的C₃N₄SBA-15载体置于容器中，加入氯金酸溶液， 加热至60℃，再加入NaOH溶液调节pH＝6，并搅拌2h；

(3)将步骤(2)得到的溶液过滤后，再经过洗涤，转移到马弗炉中焙烧， 即得到负载型Au/C₃N₄SBA-15纳米催化剂。

作为一种优化，所述负载型Au/C₃N₄SBA-15纳米催化剂的制备步骤(1) 中：氮气气氛程序升温焙烧是指升温速率为2～4℃/min，保持温度为500～ 700℃，停留时间为4～6h；制备步骤(3)中：所述的马弗炉中焙烧温度为180～ 230℃，干燥时间为2～4h。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

本发明采用浸渍法，催化剂制备使用C₃N₄SBA-15为载体，制备出负载型 Au/C₃N₄SBA-15纳米催化剂，该催化剂不仅具有介孔SBA-15的孔道特性，同 时还具有C₃N₄表面的电子缺位，能很好的稳定金纳米颗粒，提高其催化活性。 其中单纯Au/SBA-15催化剂的环己烷转化率仅为9％，选择性为85.2％。使用该 催化剂进行环己烷氧化反应，产物环己醇和环己酮的选择性为90％以上，转化 率为13％以上。该催化剂的活性和选择性明显优于Au/SBA-15催化剂。

具体实施方式