[发明专利]一种环烷烃的催化氧化方法

说明书

本发明涉及一种环烷烃的催化氧化方法，该方法包括：在催化剂存在下，使环烷烃和氧化剂接触进行氧化反应，催化剂含有改性纳米碳基材料，改性纳米碳基材料通过在无氧气氛下将纳米碳基材料进行焙烧得到；改性纳米碳基材料的平均粒径为2‑50nm。本发明的方法可以在温和的条件下实现对环烷烃的催化氧化，原料的转化率和目标产物的选择性高。

技术领域

本发明涉及一种环烷烃的催化氧化方法。

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。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)等纳米碳材料有关的催化新材料，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

本发明的目的是提供一种环烷烃的催化氧化方法，该方法可以在温和的条件下实现对环烷烃的催化氧化，原料的转化率高，目标产物的选择性高。

为了实现上述目的，本发明提供一种环烷烃的催化氧化方法，该方法包括：在催化剂存在下，使环烷烃和氧化剂接触进行氧化反应，所述催化剂含有改性纳米碳基材料，所述改性纳米碳基材料通过在无氧气氛下将纳米碳基材料进行焙烧得到；所述改性纳米碳基材料的平均粒径为2-50nm。

该方法包括：在无氧气氛下、在氨存在下，将所述纳米碳基材料进行焙烧得到所述改性纳米碳基材料。

可选地，该方法包括：将所述纳米碳基材料与氨源混合后，将得到的混合物在无氧气氛下进行焙烧得到所述改性纳米碳基材料；或者，

该方法包括：在含氨气的无氧气氛下，将所述纳米碳基材料进行焙烧得到所述改性纳米碳基材料。

可选地，所述混合物中所述纳米碳基材料与所述氨源用量的重量比为100：(0.1-500)，优选为100：(0.5-200)；

所述含氨气的无氧气氛中所述氨气的摩尔分数为0.2-10％，优选为0.6-5％。

可选地，所述氨源选自氨水、尿素的水溶液和水合肼中的一种或几种。

可选地，以所述纳米碳基材料的平均粒径为基准，所述改性纳米碳基材料的平均粒径的变化幅度为0-50％，优选为0-25％。

可选地，该方法还包括通过如下步骤制备所述改性纳米碳基材料：

(1)、将第一导电物和第二导电物分别与直流电源的正极和负极连接后置于电解液中，在0.1-110V的电压下电解1-30天，优选电解的电压为5-50V，时间为5-30天，得到纳米碳基材料溶液；其中，所述第一导电物为石墨棒，可选地所述纳米碳基材料溶液中纳米碳基材料的平均粒径为2-25nm；

(2)、将所述碳点溶液进行冷冻干燥，使得到的固体在无氧气氛中，可选地在氨水的存在下，于300-800℃下焙烧1-12小时，得到所述改性纳米碳基材料，所述改性纳米碳基材料的平均粒径为2-50nm。

可选地，步骤(1)中，所述石墨棒的直径为2-20mm，长度为2-100cm；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；

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，优选地，所述电解液中还含有无机碱、无机酸、无机盐和有机溶剂中的一种或几种。

可选地，所述冷冻干燥的温度为零下60-0℃，时间为6-96小时，真空度为10-1000Pa；

所述焙烧的温度为300-800℃，时间为1-12小时，压力为0.1-0.5MPa。