[发明专利]一种无溶剂苯甲醇氧化制备苯甲醛的催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种无溶剂苯甲醇氧化制备苯甲醛的催化剂及其制备方法与应用，通过调节煅烧温度和模板剂来调控催化性能。制备方法简单，原料廉价，不需要复杂设备，过程无污染，适合工业化批量生产。该ZnO/g‑C₃N₄催化剂可以在无溶剂条件下，光催化氧气氧化苯甲醇制备苯甲醛，高的苯甲醛产率和选择性使其具有广阔的工业应用前景。

技术领域

本发明属于苯甲醛制备技术领域，具体涉及一种无溶剂苯甲醇氧化制备苯甲醛的催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

苯甲醛作为一种在工业上应用最为广泛的芳香醛，在农业、制药、香料和染料等领域都有重要的应用价值。许多催化苯甲醇氧化制备苯甲醛的体系需要乙腈、三氟甲苯、甲苯、六氟异丙醇、1，4-二氧六环等有机溶剂，使得工业分离产物比较困难，增加了反应成本。因此探索一种高效、环保和低成本的无溶剂的光催化氧化苯甲醇制备苯甲醛的途径是具有非常重要的理论和实际意义的。

孙宏枚等发明了以水为溶剂，以水合硝酸铁(Fe(NO₃)₃·9H₂O)、4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(4-OH-TEMPO)和羧酸为催化剂，以氧气或空气作为氧化剂，将醇氧化为醛或酮提供一种通过醇氧化制备醛或酮的方法(202110596027.1)。白林鹭等发明了一种特定结构的季铵盐表面活性剂为结构导向剂，通过低温水热法成功制备了TS-1分子筛纳米片。通过离子交换法于TS-1分子筛纳米片的离子交换位引入Ni²⁺光催化醇氧化(202010983247.5)。以上现有技术主要存在催化剂价格昂贵、无法回收、制备方法复杂、环境污染严重与底物转化率和产物选择性低下等问题，不利于工业实际应用。

发明内容

本发明为解决目前技术中存在的问题，提供一种催化活性十分优异的光催化剂ZnO/g-C₃N₄。本发明中催化剂的制备方法简单，原料廉价，不需要复杂设备且整个制备过程无污染。本发明利用该方法成功合成出了ZnO/g-C₃N₄催化剂，以无溶剂苯甲醇氧化制备苯甲醛考察了其光催化氧化活性。通过调控前驱体和煅烧温度，合成出效果最佳的光催化剂。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种无溶剂苯甲醇氧化制备苯甲醛的催化剂的制备方法，包括以下步骤：

a：将锌源、前驱体和模板剂溶解在溶剂中，得到混合溶液；

b：将混合溶液在室温下搅拌均匀；

c：将步骤b所得溶液加热并搅拌，将溶剂完全挥发；

d：将步骤c所得混合物研磨，得到均匀固体粉末；

e：将步骤d所得固体粉末在空气中煅烧并研磨，得到ZnO/g-C₃N₄催化剂。

进一步地，所述的锌源为无水醋酸锌，所述前驱体为三聚氰胺，所述模板剂为氯化铵，所述溶剂为无水乙醇。

进一步地，所述无水醋酸锌、三聚氰胺、氯化铵和无水乙醇之间摩尔比为1:20:40:100，所述步骤b中室温搅拌时间为12h，所述步骤c中在90℃下搅拌12h将溶剂完全挥发。

进一步地，所述步骤e具体为：将步骤d所得固体粉末置于坩埚中，加盖，在空气氛围下以2.5℃/min的升温速率升温至500～800℃，恒温煅烧5h，然后自然冷却至室温，制得黄色ZnO/g-C₃N₄，研磨后备用。

一种无溶剂苯甲醇氧化制备苯甲醛的催化剂，采用上述的制备方法制得。