[發明專利]一種氣相光催化氧化異丙醇制丙酮的銅催化劑及反應工藝

在審

• 申請號: 201710469128.6
• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN107398275A
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 楊緒壯;張偉達;陳學濤;高官俊;李常福;李園園;王思佳;黃木蘭;王震
• 申請（專利權）人: 內蒙古大學
• 主分類號: B01J23/72
• 分類號: B01J23/72;C07C45/39;C07C49/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種光催化劑的制備及其應用，屬能源化工和精細化工領域，主要適用于低溫下氣相光催化部分氧化異丙醇制丙酮的反應，提供催化劑的制備方法和催化反應條件。

背景技術

丙酮又名二甲基酮，是最簡單的飽和酮，在工業上主要作為溶劑用于炸藥、塑料、橡膠、纖維、制革、油脂、噴漆等行業中，也可作為合成烯酮、醋酐、碘仿、聚異戊二烯橡膠、甲基丙烯酸甲酯、氯仿、環氧樹脂等物質的重要原料。丙酮的工業生產以異丙苯法為主。以乙醇為原料生產丙酮，一般需要鉻酸鋅作催化劑，反應高溫比較高，通常超過400℃以上。

丙酮的用途十分廣泛，主要可分為五大類①低沸點有機溶劑，主要用于生產醋酸纖維素、照相膠片、薄膜塑料、橡膠、制革、油脂以及涂料噴漆等工業品；②化工原料，主要用于制造雙酚、丙酮氰醇甲基丙烯酸甲酯、己二醇、異丙叉丙酮、甲乙酮、甲基異丁基甲酮、丙炔酮、乙酰氯、乙酐、氯仿、碘仿、麻醉劑索佛那、維生素和丙烯擬除蟲菊酯等；③鋼瓶貯存乙炔的穩定劑；④色譜分析標準物質和液相色譜洗脫劑；⑤稀釋劑、電子產品去油的洗滌劑、各種維生素、激素及石油脫蠟的萃取劑等。[宗言恭.近年丙酮國內外生產及發展情況概述[J].中國石油和化工經濟分析,2006(23):15-19]

丙酮的生產方法主要有發酵法、丙烯直接氧化法、異丙醇法、異丙苯法。世界上以上的丙酮采用異丙苯法生產，該法生產成本低，為當今生產丙酮最經濟的方法，每生產1噸苯酚，聯產約0.62丙酮。[白樺.丙酮的國內外供需現狀及發展前景[J].化工技術經濟,2006,24(10):26-34]。異丙苯法技術合成路線包括異丙苯合成、異丙苯氧化、過氧化異丙苯提濃、分解和中和、產品精制、副產回收等工序。[Junior V, Trindade W. Acetona [J]. Revista Virtual de Química, 2011, 3(4): 339-343]，[Meehan, Julia. Acetone[J].ICIS Chemical Bussiness,2012,282(16):33] 1996年世界丙酮的總生產能力為396.5萬噸，2010年增加到670.6萬噸。產能主要集中在北美、西歐和亞洲三個地區。[李雅麗,國內外丙酮生產現狀與市場分析[J],精細與專用化學品,2005,13(17):27-29]

1991年MOLNAR, A等人第一次成功通過異丙醇催化制得丙酮，反應條件為200℃，以Cu61Zr39合金為催化劑，轉化率達到70%。但所制備的催化劑不穩定，重復性較差。[Molnar, A et al. Jouranl of molecular Catalysis.1991,64(1),41-51], Jun Kubo等人制備的AMoOx (A = Ba, Sr)等催化劑對異丙醇的轉化率最高可達99%,丙酮的選擇性也可達到98%，但是實驗所需溫度較高，對設備有很大的損害。

2017年耿振華報道了以銳鈦礦型TiO₂（101）為催化劑實現了異丙醇催化制丙酮，實驗在高壓真空室內進行光催化，無氧氣參與，異丙醇分子吸附到TiO2（101）面上，在266nm的激光的照射下，經過TPD程序升溫，觀察異丙醇的轉化率。并且催化劑A-TiO2(101)必須經過Ar⁺濺射以及在超真空、溫度800K下煅燒，從而對催化劑進行多次清潔，確保催化劑表面干凈。在催化劑表面溫度為120K時利用分子束加料器將2-丙醇施用在TiO₂（101）表面，以2K/S的升溫速率將溫度升至800K。[Zhen-hua Geng, et al. Chinese Journal Of Chemical Physics.2017,30(1),1-6]

而本發明所制備的Cu/TiO₂催化劑在測試之前將其溶解在少量的異丙醇中，均勻的涂抹在25.4*76.2mm的玻璃片上。氣相異丙醇 / 氧氣摩爾比為=2:1為原料氣，在常壓下經過紫外燈照射2h后，反應溫度為25℃-45℃，測試光催化部分氧化異丙醇制丙酮情況。

發明內容

本發明的目的主要是提供一種反應溫度在25-45℃，在常壓、氣相和光照條件下能夠將異丙醇部分氧化得到丙酮等化合物的高效二氧化鈦負載的納米Cu-TiO₂光催化劑制備方法及生產工藝。