[发明专利]环烃的催化氧化方法

说明书

本公开涉及一种环烃的催化氧化方法，该方法包括：使环烃和氧化剂在催化剂的存在下进行接触反应，其中，所述催化剂含有颗粒尺寸不大于20nm的纳米碳材料。本公开采用具有特殊颗粒尺寸的纳米碳材料作为催化剂催化环烃的氧化反应，能够在温和的条件下实现对环烃的选择性氧化，且原料转化率和目标产物选择性高。

技术领域

本公开涉及一种环烃的催化氧化方法。

背景技术

碳材料包括碳纳米管、活性炭、石墨、石墨烯、富勒烯、碳纳米纤维、纳米金刚石等等。纳米碳催化的科学研究始于上世纪90年代。研究表明，纳米碳材料(纳米碳管和石墨稀为主)的表面化学性质可以进行灵活调控，可在其表面上修饰含氧、氮等杂原子的饱和及非饱和官能团，使之具备一定的酸碱性质和氧化还原能力，从而直接作为催化剂材料使用。研究和开发与富勒烯(碳纳米管)有关的催化新材料，拓宽其在石油化工、精细化工等领域的应用具有深远的理论意义和巨大的潜在应用前景。

现有采用纳米碳材料作为催化剂的环烃的催化氧化方法中，多存在转化率和目标产物选择性还需要进一步优化的问题。

发明内容

本公开的目的是在现有技术基础上，提供一种替代的采用纳米碳材料作为催化剂的环烃的催化氧化方法。

为了实现上述目的，本公开提供一种环烃的催化氧化方法，该方法包括：使环烃和氧化剂在催化剂的存在下进行接触反应，其中，所述催化剂含有颗粒尺寸不大于20nm的纳米碳材料，优选所述催化剂含有颗粒尺寸为2～20nm的纳米碳材料。

可选地，所述催化剂包括颗粒尺寸为3～10nm的第一纳米碳材料和颗粒尺寸为10～20nm的第二纳米碳材料，以所述催化剂的干基重量为基准，所述第一纳米碳材料的含量为20～60重量％，所述第二纳米碳材料的含量为40～80重量％。

可选地，所述反应在浆态床反应器中进行，以10mL所述环烃为基准，所述催化剂的用量为10～100mg，优选为20～60mg。

可选地，所述反应在固定床反应器中进行，所述环烃的重时空速为0.01～10h^-1，优选为0.05～2h^-1。

可选地，该方法还包括：所述反应在引发剂的存在下进行；所述引发剂为叔丁基过氧化氢、异丙苯基过氧化氢、乙苯过氧化氢或过氧丙酸，或者它们中的两种或三种的组合。

可选地，以10mL所述环烃为基准，所述引发剂的用量为0.01～0.3mL。

可选地，所述氧化剂为含氧气体，所述环烃与所述含氧气体中的氧气的摩尔比为1：(1～5)，优选所述氧化剂为空气或氧气。

可选地，所述纳米碳材料为石墨烯、碳纳米管或碳量子点，或者它们中的两种或三种的组合。

可选地，所述环烃为选自C5～C12的取代或未取代的单环烷烃和C8～C16的取代或未取代的二环烷烃中的一种，优选为环己烷、环戊烷或甲基环戊烷。

可选地，所述反应的条件为：温度为50～200℃，优选为60～180℃；时间为1～72h，优选为2～24h；压力为0～20MPa，优选为0～10MPa。

通过上述技术方案，本公开采用具有特殊颗粒尺寸的纳米碳材料作为催化剂催化环烃的氧化反应，能够在温和的条件下实现对环烃的选择性氧化，且原料转化率高，目标产物选择性也得到优化，如在环己烷氧化反应中，目标产物环己酮的选择性和目标产物环己醇的选择性接近1：1。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。