一种用于对苯二甲酸电化学合成的催化剂及其制备方法和应用

本发明属于有机化工合成领域，具体的是涉及一种用于对苯二甲酸电化学合成的催化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、苄基c-h键选择性氧化生产高附加值的化工产品和中间体一直是研究热点。该方法生产的芳醛、酮类和羧酸类被广泛应用于能源、医药、农业等领域。对苯二甲酸作为一种用于生产聚对苯二甲酸乙二醇酯的重要原料，工业上是通过amoco工艺，即以钴-锰-溴为催化剂、乙酸为溶剂，在高温(约200℃)和高压(1.5-3.0mpa)下氧化对二甲苯获得的[journalof catalysis,339(2016),284-291]。该方法的设备成本高、能耗大且会对环境造成严重污染，开发绿色环保、安全高效的制备工艺一直是研究的重点[green chemistry,24(2022),2492-2498]。电化学合成具有反应条件温和、环境友好等特点，其中催化剂的选择对于对苯二甲酸的产率有着重要的影响，但目前关于电化学合成对苯二甲酸的报道比较少，因此开发简单高效具有对苯二甲酸电化学合成活性的催化剂具有重要的现实意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种用于对苯二甲酸电化学合成的催化剂。

2、本发明的第二个目的是提供一种制备上述催化剂的方法。

3、本发明的第三个目的是提供一种上述催化剂在对苯二甲酸电化学合成中的应用。

4、本发明的技术方案概述如下：

5、一种用于对苯二甲酸电化学合成的催化剂的制备方法，包括如下步骤：

6、1)将钼酸铵和十二烷基磺酸钠溶解在去离子水中，使钼酸铵的终浓度为10-30mmol/l，使十二烷基磺酸钠的终浓度为50-150mmol/l，混匀，得混合液；

7、2)按比例，将(20-40)mm×(10-20)mm×(0.5-1.5)mm的泡沫镍浸入所述10-30ml混合液中，转移至水热釜中进行水热反应，水热温度为100-180℃、水热时间为10-18h，待水热釜冷却至室温后，取出反应后的泡沫镍，用去离子水冲洗，干燥；

8、3)将步骤(2)获得的干燥的反应后的泡沫镍放在管式炉中，在上游放入1-3g次磷酸钠，在氩气氛围下，焙烧温度为300-800℃、焙烧时间为1-3h进行焙烧，得到用于对苯二甲酸电化学合成的催化剂。

9、步骤2)中所述水热温度优选为120℃-160℃，最好是140℃。

10、步骤2)中所述水热时间优选为12h。

11、步骤3)中所述次磷酸钠质量优选为2g。

12、步骤3)中所述氩气氛围下加热温度优选为400℃-700℃，最好是600℃。

13、步骤3)中所述氩气氛围下加热时间优选为2h。

14、上述制备方法制备的一种用于对苯二甲酸电化学合成的催化剂。

15、上述催化剂在对苯二甲酸电化学合成中的应用。

16、本发明的优点：

17、本发明避免了强氧化剂的使用和高温高压等苛刻条件，减少了资源浪费和环境污染。本发明的方法简单、周期短、绿色无污染；在h型电解槽中，外加电源可实现对对苯二甲酸的电化学合成，且反应条件较温和，催化活性高。

技术特征：

1.一种用于对苯二甲酸电化学合成的催化剂的制备方法，其特征是包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是步骤2)中水热温度为120℃-160℃。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是步骤2)中水热温度为140℃。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是步骤2)中所述水热时间为12h。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是步骤3)中所述次磷酸钠质量为2g。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是步骤3)中所述焙烧温度为400-700℃。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征是步骤3)中所述焙烧温度为600℃。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是步骤3)中所述焙烧时间为2h。

9.权利要求1-8之一的制备方法制备的一种用于对苯二甲酸电化学合成的催化剂。

10.权利要求9的催化剂在对苯二甲酸电化学合成中的应用。

技术总结本发明公开了一种用于对苯二甲酸电化学合成的催化剂及其制备方法和应用，制备方法为：将钼酸铵和十二烷基磺酸钠溶解在去离子水中，混匀，得混合液；将泡沫镍浸入混合液中，转移至水热釜中进行水热反应，待水热釜冷却至室温后，取出反应后的泡沫镍，用去离子水冲洗，干燥；将干燥的反应后的泡沫镍放在管式炉中，在上游放入次磷酸钠，在氩气氛围下，焙烧，得到用于对苯二甲酸电化学合成的催化剂。本发明避免了强氧化剂的使用和高温高压等苛刻条件，减少了资源浪费和环境污染。本发明的方法简单、周期短、绿色无污染；在H型电解槽中，外加电源可实现对对苯二甲酸的电化学合成，且反应条件较温和，催化活性高。技术研发人员：付雁,吕叶,张金利,李韡,杨威威受保护的技术使用者：天津大学技术研发日：技术公布日：2024/5/6