[发明专利]一种高选择性氧化苯合成苯酚的方法

说明书

本发明提供了一种用于高选择性氧化苯合成苯酚的方法，该方法具有选择性高、能耗小、且无污染的优点。本发明制备高效光催化剂的步骤如下：取镉盐、钨酸盐溶于胺类溶液中，搅拌均匀调节pH后，经水热处理、离心、过滤、洗涤、干燥等步骤制得钨酸镉；取铋盐、钨酸盐溶于醇溶液中，搅拌均匀混合，再加入制得的钨酸镉，随后经晶化、冷却、过滤、分离、干燥等步骤制得钨酸镉‑钨酸铋复合光催化剂；取钨酸镉‑钨酸铋复合光催化剂分散在溶剂和反应液中，通入氧气，光照，即得苯酚。本发明可以通过控制催化剂中铋与镉的摩尔比来提高苯的转化率，且所制得的苯酚选择性大于99%。

【技术领域】

本发明涉及光催化氧化领域，具体涉及一种高选择性氧化苯合成苯酚的方法。

【背景技术】

苯酚作为一种重要的有机化工原料，常用于生产树脂、杀菌剂、防腐剂、表面活性剂、塑料以及药物(如阿司匹林)。工业上常以苯为原料，用硫酸进行磺化生成苯磺酸，用亚硫酸中和，再用烧碱进行碱熔，经磺化和减压蒸馏等步骤制备苯酚。苯酚的其它制备方法包括异丙苯法、氯苯水解法、拉西法等。以上合成方法都存在生产流程长、工艺过程复杂、生产成本高、设备腐蚀严重等缺点。因此，由苯直接氧化绿色合成苯酚的方法备受关注。

苯直接氧化一步制苯酚，主要从选择有效氧化剂以及探索高效催化剂体系等方面开展研究，氧化剂主要包括过氧化氢、硝酸、氧化亚氮、氧气等。氧化亚氮、硝酸、过氧化氢作为一种高效的载氧试剂，采用它们作为氧化剂具有流程简单、苯酚收率高等优点。但是由于其生产和运输成本高，并且反应产生的含氮化合物会对环境造成一定的污染。因此，用氧化亚氮、硝酸、过氧化氢作氧化剂催化氧化苯制苯酚受到了制约。近几年，以分子氧作为氧化剂，通过光催化氧化苯制苯酚备受青睐，该方法利用太阳能作为能量来源，具有反应温度低、耗能较少、设备简单等优势；但是，苯酚收率较低，需要研发高效催化剂。

钨酸镉是重要的闪烁体或X射线发光体，具有折射率高、低辐射损伤、发光强度大和优良的闪烁性能等优点，在荧光和激光等光电材料中有重要作用。钨酸铋(Bi₂WO₆)是典型的n-型直接带隙半导体材料，具有压电、铁电、及催化等物理化学性能，是Bi基氧化物中具有最佳可见光催化活性的半导体催化剂之一，被应用于光催化有机物降解、光解水和有机合成等领域。结合钨酸铋和钨酸镉光催化剂的优点，可以研制同时具有可见光响应、温和氧化能力、较高可见光催化活性等优点的光催化材料。

【发明内容】

本发明提供了一种用于高选择性氧化苯合成苯酚的方法，该方法具有选择性高、能耗小、且无污染的优点。其制备步骤如下：

取镉盐、钨酸盐溶于胺类溶液中，将其混合均匀并调节pH至中性，后经水热处理、离心、过滤、洗涤、干燥制得钨酸镉；

取铋盐、钨酸盐溶于醇溶液中，搅拌均匀，再加入制得的钨酸镉，随后晶化、冷却、过滤、分离、干燥制得钨酸镉-钨酸铋复合光催化剂；

取钨酸镉-钨酸铋复合光催化剂分散在溶剂与反应液中，通入氧气，光照，即得苯酚。

优选地，所述胺类溶液为乙二胺或三乙胺溶液。

优选地，所述醇溶液为乙醇、乙二醇或丙三醇溶液。

优选地，所述晶化温度为100～200℃，晶化时间为12～48h。

优选地，所述醇溶液体积为1～80mL。

优选地，所述溶剂为乙腈，其体积的为1～10mL。

优选地，所述通入氧气的速度，按催化剂的质量计为20～400mL/min/g。

优选地，所述光照为大于400纳米的可见光，光照时长为1～24h。

优选地，所述钨酸镉-钨酸铋复合光催化剂中钨酸铋与钨酸镉的摩尔比为1：[1～10]。