[发明专利]一种负载型钒基催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于水热合成以及能源化工领域，涉及糖类的绿色应用，具体涉 及一种负载型钒基催化剂及其制备方法。

背景技术

苯酚是一种需求量很大的化工原料，绝大数的苯酚主要应用于酚醛树脂 的合成方面，它还在医药中间体，染料，橡胶，农药等的合成领域有重要作 用。目前，绝大多数的苯酚是通过异丙苯法制备得到，该方法不仅具有需要 三步、苯酚收率低、能耗大、环境严重污染等缺点，而且其产量易受副产物 丙酮市场的制约。因此，近年来，人们致力于开发绿色的苯酚制备方法，其 中以苯为原料直接一步氧化(羟基化)制备苯酚是一种比较经济绿色的苯酚 制备新路线。苯直接氧化制备苯酚工艺环境友好，且仅有一步反应，原子经 济性高，使得苯直接氧化制备苯酚成为研究的热点。氧气是一种对环境无害 的绿色氧化剂，其氧化后变为水，对环境物无污染；且氧气相比于双氧水的 氧化剂来说，更加成本低廉，绿色。因此，氧气氧化苯被认为最可能优先实 现工业化的绿色制备苯酚的途径。

目前，氧气直接氧化苯制备苯酚采用的催化剂主要是以钒基催化剂为 主，但由于有普遍循环使用性差，活性成分容易流失等不足，增加了苯直接 制苯酚的成本。因此，氧气直接氧化苯制备苯酚的技术关键在于催化剂的设 计和开发。近年来人们逐渐研究用负载型的钒基催化剂取代钒基催化剂，以 提高催化剂的活性和稳定性。在目前公开的应用于苯直接制苯酚反应的负载 型钒基催化剂中，专利CN103191781A和CN101362098B中以分子筛作为 载体制备催化剂，但是催化剂的合成要以分子筛，席夫碱，三乙胺等为原料， 步骤较多，制备过程较复杂，制备成本相对较高。因此，研制一种高效、简 单易制备、绿色的催化氧气氧化苯制备苯酚的催化剂具有重要的意义。到目 前为止，由蔗糖直接水热合成制备用于苯直接氧化制备苯酚的负载型催化剂 的研究尚未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种负载型钒基催化剂及其制备方法，以克服上 述现有技术存在的缺陷，本发明简化了苯直接羟基化制苯酚反应中催化剂的 制备过程，并提高了催化剂的稳定性，所制备的催化剂在反应中表现出较好 的活性和选择性，提高了苯制苯酚反应的产率。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种负载型钒基催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将偏钒酸铵与蔗糖按照1:28～1:108的质量比混合后加入蒸馏水 中，搅拌使其完全溶解得到溶液A，然后在溶液A中加入磷酸溶液得到溶液 B；

步骤二：将步骤一得到的溶液B置于水热釜中加热发生水热反应，得到 碳化物；

步骤三：将步骤二得到的碳化物依次经乙醇和蒸馏水洗至滤液为无色透 明后烘干，即得到负载型钒基催化剂。

进一步地，步骤一中每30ml蒸馏水中加入1.45g～5.45g偏钒酸铵与蔗糖 的混合物。

进一步地，步骤一中所述的磷酸溶液中磷酸的质量分数为85.0％。

进一步地，步骤一中每30ml的溶液A中加入0.09g～1.11g的磷酸溶液。

进一步地，步骤二中将溶液B置于水热釜中于120℃～160℃温度下加热 21h。

一种负载型钒基催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将0.05g偏钒酸铵与3.40g蔗糖混合加入30ml的蒸馏水中，搅 拌使其完全溶解得到溶液A，然后在溶液A中加入0.74g质量分数为85％的 磷酸溶液得到溶液B；

步骤二：将溶液B加入水热釜中在130℃下加热发生水热反应21h，得 到碳化物；

步骤三：将碳化物依次经乙醇和蒸馏水洗至滤液为无色透明后烘干，即 得到负载型钒基催化剂。

一种负载型钒基催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将0.05g偏钒酸铵与2.40g蔗糖混合加入30ml的蒸馏水中，搅 拌使其完全溶解得到溶液A，然后在溶液A中加入0.74g质量分数为85％的 磷酸溶液得到溶液B；

步骤二：将溶液B加入水热釜中在130℃下加热发生水热反应21h，得 到碳化物；

步骤三：将碳化物依次经乙醇和蒸馏水洗至滤液为无色透明后烘干，即 得到负载型钒基催化剂。

一种负载型钒基催化剂，采用上述的负载型钒基催化剂的制备方法制 得。