[發明專利]一種摻氮石墨烯催化乙醇分解制備乙醛的方法

有效

• 申請號: 201410266048.7
• 申請日: 2014-06-16
• 公開（公告）號: CN104045534A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 李雙明;劉霞;王文平;于三三;李文秀
• 申請（專利權）人: 沈陽化工大學
• 主分類號: C07C47/06
• 分類號: C07C47/06;C07C45/51;B01J27/24
• 代理公司: 沈陽技聯專利代理有限公司 21205
• 代理人: 張志剛

技術領域

????本發明涉及一種制備乙醛的方法，特別是涉及一種摻氮石墨烯催化乙醇分解制備乙醛的方法。

背景技術

乙醛是一種重要的工業中間體，是制造乙酸、乙酸乙酯、乙烯酮、乙酸乙酯、丁烯醛、季戊四醇、吡啶等多種重要化學品的重要原料，具有非常高的工業應用價值。目前我國常用的乙醛制備方法為乙烯氧化法和乙醇氧化法，其中乙烯氧化法中乙烯的原料來源于催化裂化裝置中產生的干氣。以上兩中方法均存在許多問題：

????1.乙烯氧化法中所使用的催化劑為鉑系催化劑，價格比較昂貴，反應需要在比較高的壓力下進行，反應結束后還需用蒸餾法將副產物去除，投資比較大。

2.乙醇氧化法，采用的是銀系催化劑，價格比較昂貴，存在副反應，反應溫度比較高，對設備的要求比較高，投資較大。

????目前還有一種乙醛制備比較合理的方法，為乙醇脫氫法，采用的催化劑為銅系催化劑，但是在催化劑制備中的需要加入助劑和載體，制備過程復雜。?

????摻氮石墨烯是石墨烯化學摻雜的一種，在石墨烯基礎上的摻氮石墨烯具有更廣闊的應用，現階段摻氮石墨烯的主要應用為電池的電極材料、超級電容器、傳感器、燃料電池的氧還原催化劑等方面，本發明將摻氮石墨烯做催化劑催化乙醇脫氫反應生成乙醛。

用摻氮石墨烯做催化乙醇分解制備乙醛的催化劑，打破了采用金屬系催化劑的傳統，制備過程簡單，沒有副反應，環保效益比較好，具有非常高的應用價值。

發明內容

本發明的目的在于提供一種摻氮石墨烯催化乙醇分解制備乙醛的方法，該方法操作條件溫和，較傳統的乙醛制備更節約能源，催化劑更加溫和，無環境污染，產量合理，易于實現工業化。本發明從這幾個角度出發，為乙醛的生產提供了一種新的催化劑，同時又拓展了石墨烯在催化方面的應用。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

?一種摻氮石墨烯催化乙醇分解制備乙醛的方法，所述方法包括以下制備步驟：

?1）改性Hummers法制備氧化石墨：量取濃H₂SO₄放置于燒杯中，冰浴條件下冷卻攪拌加入鱗片石墨粉末混合攪拌，維持冰浴溫度；稱取KMnO₄，分多次少量加入冰浴體系中，加入完畢后，反應溫度維持5℃以下，保持2h；反應結束后，將體系轉移到中溫水浴中，顏色逐漸變成墨綠色，向反應體系加入蒸餾水后，將燒杯移入高溫油浴中，反應結束后，加入蒸餾水稀釋后，冷卻至室溫，加入H₂O₂，反應體系顏色變為亮黃色；離心、洗滌、放入真空干燥箱中干燥，得到氧化石墨；

2）?高溫退火摻氮法制備摻氮石墨烯：稱取氧化石墨與尿素，將兩者混合充分研磨后置于瓷舟中，將瓷舟放入管式電阻爐中，在惰性氣體保護下，升溫至800攝氏度，反應6h，反應結束后，自然冷卻至室溫，取出，得到摻氮石墨烯；

3）摻氮石墨烯催化反應：將摻氮石墨烯裝入反應器中，在惰性氣體保護下，升溫后連續定量加進乙醇，反應穩定后，用定量的正丁醇冷卻吸收后，氣相產物和液相產物分別進入氣相色譜檢測；氣相產物檢測到H2，液相反應只檢測到乙醛和未反應的乙醇，計算得到乙醇收率為10%～30%，乙醛選擇性為100%即可。

所述的一種摻氮石墨烯催化乙醇分解制備乙醛的方法，所述將摻氮石墨烯裝入反應器中，在惰性氣體保護下，升溫至200～400℃后，乙醇連續進料進行反應，反應穩定后，開始冷肼吸收，收集液相和氣相產品。

所述的一種摻氮石墨烯催化乙醇分解制備乙醛的方法，所述的惰性氣體是指氬氣、氮氣中的一種或兩種混合物。

所述的一種摻氮石墨烯催化乙醇分解制備乙醛的方法，所述的反應器為石英管、不銹鋼管中的任意一種。

所述的一種摻氮石墨烯催化乙醇分解制備乙醛的方法，所述的乙醇連續進料的進料流率是0.004～0.040?ml/min。

所述的一種摻氮石墨烯催化乙醇分解制備乙醛的方法，所述的冷肼吸收是指用多碳醇進行吸收。

所述的一種摻氮石墨烯催化乙醇分解制備乙醛的方法，所述的惰性氣體的進料流率是5～30?ml/min。

所述的一種摻氮石墨烯催化乙醇分解制備乙醛的方法，所述多碳醇是指正丁醇、丙酸醇、己醇中的任意一種。

本發明的優點與效果是：

1、本發明在制備石墨烯的過程中所用的原料來源豐富價格便宜，前期石墨烯制備過程比較成熟，而且摻氮過程簡單容易操作。