[发明专利]一种催化氧化环烷烃的方法

说明书

本公开涉及一种催化氧化环烷烃的方法，该方法包括：使环烷烃和氧化剂在催化剂的存在下进行接触反应，其中，所述催化剂为改性纳米碳基材料。本公开采用特殊的改性纳米碳基材料作为催化剂催化氧化环烷烃的反应，能够在温和的条件下实现对环烷烃的氧化，原料转化率和目标产物中醇类选择性较高。

技术领域

本公开涉及一种催化氧化环烷烃的方法。

背景技术

碳基材料包括碳纳米管、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。

发明内容

本公开的目的是提供一种催化氧化环烷烃的方法，该方法可以获得较高的原料转化率和目标产物选择性。

为了实现上述目的，本公开提供一种催化氧化环烷烃的方法，该方法包括：使环烷烃和氧化剂在催化剂的存在下接触进行氧化反应，其中，所述催化剂为改性纳米碳基材料，所述改性纳米碳基材料的制备步骤包括：

a、将第一导电物与直流电源的正极连接，并将第二导电物与直流电源的负极连接后置于电解液中施加0.1～110V优选5～80V的电压进行电解1～30天优选5～15天，得到电解后的电解液，其中，所述第一导电物为石墨棒；

b、将步骤a得到的所述电解后的电解液进行冷冻干燥，得到纳米碳颗粒，然后将所述纳米碳颗粒与含有硼氢化物的溶液混合后在0～200℃优选50～100℃下进行第一改性处理1～12h优选2～10h，再将第一改性处理后的物料进行第一冷冻干燥；

或者，将步骤a得到的所述电解后的电解液与硼氢化物混合后在20～200℃优选为60～100℃下进行第二改性处理2～24h优选5～20h，然后将第二改性处理后的物料进行第二冷冻干燥。

可选地，步骤a中，所述石墨棒的直径为2～20mm，长度为2～100cm；并且/或者，

所述第二导电物为铁棒、铁板、石墨棒、石墨板、铜板或铜棒，优选为铁棒、石墨棒或铜棒，进一步优选为与所述第一导电物的尺寸相匹配的石墨棒；并且/或者，

所述电解液为含水溶液，所述含水溶液的水含量为85重量％以上。

可选地，步骤b中，所述硼氢化物为硼氢化钠和/或硼氢化钾；并且/或者，

所述第一改性处理中，所述纳米碳颗粒与所述硼氢化物的重量比为1：(0.1～100)，优选为1：(1～20)；或者，所述第二改性处理中，所述电解后的电解液与所述硼氢化物的重量比为10：(0.1～10)，优选为10：(0.5～5)；

所述第一冷冻干燥和所述第二冷冻干燥的条件各自独立地包括：温度为-50℃至0℃，优选为-40℃至-10℃；压力为1～200Pa，优选为5～100Pa；时间为1～96h，优选为6～48h。

可选地，所述改性纳米碳基材料中的总氧含量为小于10重量％，优选为小于5重量％。

可选地，所述改性纳米碳基材料中以碳氧双键形式存在的氧含量占总氧含量的比例为小于40％，优选为小于20％。

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

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