一种电催化联产呋喃二甲酸和环己二醇的方法

本发明属于电催化反应，具体涉及一种电催化联产呋喃二甲酸和环己二醇的方法。

背景技术：

1、2，5-呋喃二甲酸(fdca)用途广泛，可用于生产可降解塑料、半芳香尼龙、不饱和树脂等短期可作为石油基高分子的改性剂，具有较大的市场潜力，且其已被列入生物基工业产品生产的前10位生物精炼碳水化合物衍生物。目前，多采用热催化方法制备，即将糠酸铯与二羧酸铯盐混合均匀后置于反应釜中，可选择性地加入铯盐催化剂，然后在氮气或惰性气体氛围、搅拌、加压的条件下进行固相熔盐反应得到中间产物铯盐，后续进行质子化处理以及提纯处理即得到终产物2，5-呋喃二甲酸，该方法通常是在高温高压下进行，能耗消耗较大。而1，4-环己二醇是合成药用和液晶材料的重要中间体，具有较大的应用价值。在工业上一般通过热催化间歇法实现，效率低，所用催化剂一般选择贵金属或者是分子筛催化剂，成本较高，且对环境不友好。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、作为本发明其中一个方面，本发明提供一种电催化联产呋喃二甲酸和环己二醇的方法，其包括以下步骤，

3、(1)制备阳极催化剂：将cucl2和niso4溶解于koh溶液中，混合均匀，离心，洗涤沉淀，干燥，将得到的产物研磨，煅烧，得到阳极催化剂cuo-nio；

4、(2)制备阴极催化剂：将炭黑置于乙二醇中，超声分散均匀得到分散液a，向分散液a中加入氯铂酸和氯化铜，超声分散均匀得到分散液b，加热回流，抽滤、洗涤，干燥，将得到的沉淀干燥，研磨，得到阴极催化剂ptcu3/c；

5、(3)制备工作电极：分别将所述阳极催化剂cuo-nio和阴极催化剂ptcu3/c制备成油墨滴涂在碳纸上，分别作为阳极和阴极；以ag/agcl/饱和氯化钾作为参比电极；

6、(4)配制电解液：将5-羟甲基糠醛溶解于koh溶液中，得到阳极电解液，5-羟甲基糠醛的浓度为30～70mmol/l；将对苯二酚溶解于h2so4溶液中，得到阴极电解液，对苯二酚的浓度为3～30mmol/l；

7、(5)组装h型电解池并进行电催化：用所述工作电极、参比电极、所述电解液和质子交换膜组装h型电解池，并以50ma恒定电流进行电催化反应，联产2，5-呋喃二甲酸和1，4-环己二醇。

8、作为本发明所述的电催化联产呋喃二甲酸和环己二醇的方法的一种优选方案：步骤(1)中，koh溶液的浓度为1～2mol/l，cucl2与niso4的摩尔比为1∶1。

9、作为本发明所述的电催化联产呋喃二甲酸和环己二醇的方法的一种优选方案：步骤(1)中，所述煅烧，是以8～10℃/min升温至350～400℃维持2～3h。

10、作为本发明所述的电催化联产呋喃二甲酸和环己二醇的方法的一种优选方案：步骤(2)中，将24mg炭黑置于20ml乙二醇中，超声分散均匀得到分散液a，向分散液a中加入1.2ml浓度为30mmol/l氯铂酸和4mg氯化铜，超声分散均匀得到分散液b；

11、作为本发明所述的电催化联产呋喃二甲酸和环己二醇的方法的一种优选方案：步骤(2)中，所述加热回流，是在140～150℃下回流5～6h。

12、作为本发明所述的电催化联产呋喃二甲酸和环己二醇的方法的一种优选方案：步骤(3)中，所述油墨的制备方法为：分别称取所述阴极催化剂和阳极催化剂各2mg，分别加入800μl乙醇和10μl 5wt％的nafion 117水溶液，分散均匀，得到油墨。

13、作为本发明所述的电催化联产呋喃二甲酸和环己二醇的方法的一种优选方案：步骤(4)中，koh溶液的浓度为0.5～1mol/l，5-羟甲基糠醛的浓度为50mmol/l。

14、作为本发明所述的电催化联产呋喃二甲酸和环己二醇的方法的一种优选方案：步骤(4)中，h2so4溶液的浓度为0.3～0.5mol/l，对苯二酚的浓度为10mmol/l。

15、作为本发明所述的电催化联产呋喃二甲酸和环己二醇的方法的一种优选方案：步骤(5)中，所述质子交换膜包括nafion 117质子交换膜。

16、作为本发明所述的电催化联产呋喃二甲酸和环己二醇的方法的一种优选方案：步骤(5)中，电催化反应时间为10h。

17、本发明的有益效果：本发明通过一种新型电催化的方法同时联产两种高价值化合物：2，5-呋喃二甲酸和1，4-环己二醇，该方法具有环境友好、反应条件温和、节能、操作简便、具有较高产物选择性等优点。

技术特征：

1.一种电催化联产呋喃二甲酸和环己二醇的方法，其特征在于：包括以下步骤，

2.根据权利要求1所述的电催化联产呋喃二甲酸和环己二醇的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述铜盐包括cucl2，所述镍盐包括niso4，所述碱溶液包括koh溶液，其中koh溶液的浓度为1～2mol/l，cucl2与niso4的摩尔比为1∶1。

3.根据权利要求2所述的电催化联产呋喃二甲酸和环己二醇的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述煅烧，是以8～10℃/min升温至350～400℃维持2～3h。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的电催化联产呋喃二甲酸和环己二醇的方法，其特征在于：步骤(2)中，将24mg炭黑置于20ml乙二醇中，超声分散均匀得到分散液a，向分散液a中加入1.2ml浓度为30mmol/l氯铂酸和4mg氯化铜，超声分散均匀得到分散液b。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的电催化联产呋喃二甲酸和环己二醇的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述加热回流，是在140～150℃下回流5～6h。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的电催化联产呋喃二甲酸和环己二醇的方法，其特征在于：步骤(3)中，所述油墨的制备方法为：分别称取所述阴极催化剂和阳极催化剂各2mg，分别加入800μl乙醇和10μl 5wt％的nafion117水溶液，分散均匀，得到油墨；所述参比电极是以ag/agcl/饱和氯化钾作为参比电极。

7.根据权利要求1～3中任一项所述的电催化联产呋喃二甲酸和环己二醇的方法，其特征在于：步骤(4)中，所述碱溶液包括koh溶液，其中koh溶液的浓度为0.5～1mol/l，5-羟甲基糠醛的浓度为50mmol/l。

8.根据权利要求1～3中任一项所述的电催化联产呋喃二甲酸和环己二醇的方法，其特征在于：步骤(4)中，所述酸溶液包括h2so4溶液，其中h2so4溶液的浓度为0.3～0.5mol/l，对苯二酚的浓度为10mmol/l。

9.根据权利要求1～3中任一项所述的电催化联产呋喃二甲酸和环己二醇的方法，其特征在于：步骤(5)中，所述质子交换膜包括nafion 117质子交换膜。

10.根据权利要求1～3中任一项所述的电催化联产呋喃二甲酸和环己二醇的方法，其特征在于：步骤(5)中，电催化反应时间为10h。

技术总结本发明公开了一种电催化联产呋喃二甲酸和环己二醇的方法，包括制备阳极催化剂、制备阴极催化剂、制备工作电极、配制电解液、组装H型电解池并进行电催化，本发明通过一种新型电催化的方法同时联产两种高价值化合物：2，5‑呋喃二甲酸和1，4‑环己二醇，该方法具有环境友好、反应条件温和、节能、操作简便、具有较高产物选择性等优点。技术研发人员：林艳,李忠涛,陈瑶,陈金辉,吴明铂受保护的技术使用者：中国石油大学（华东）技术研发日：技术公布日：2024/5/27