[發明專利]一種聚苯胺/二氧化錳復合催化劑的制備方法及應用

有效

• 申請號: 201710699698.4
• 申請日: 2017-08-16
• 公開（公告）號: CN107626350B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 王亞明;焦星星;蔣麗紅;王鶴林;陳廷輝;潘登
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: B01J31/32
• 分類號: B01J31/32;C07D301/06;C07D303/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種聚苯胺/二氧化錳復合催化劑的制備方法及應用，屬于催化劑制備技術領域。本發明在摻雜酸溶液A中加入苯胺單體得到溶液A，在摻雜酸溶液B中加入過硫酸銨得到溶液B，在溫度為0~25℃條件下，將溶液B加入到溶液A中聚合反應4~6h，過濾、洗滌，干燥即得酸摻雜態聚苯胺；將酸摻雜態聚苯胺溶解于高錳酸鉀水溶液中得到混合液C，靜置反應2~4h，過濾、洗滌，干燥即得聚苯胺/二氧化錳復合催化劑。本發明方法的原料成本低、制備工藝簡單、熱穩定性好，且制備的催化劑具有催化活性高、選擇性好、分離容易、使用壽命長的特點。

技術領域

本發明涉及一種聚苯胺/二氧化錳復合催化劑的制備方法及應用，屬于催化劑制備技術領域。

背景技術

烯烴環氧化物是一種重要的有機合成中間體，可以通過催化烯烴的環氧化制得。α-蒎烯是自然界儲存量最大的單萜烯烴，也是重要的萜烯工業原料，α-蒎烯及其環氧化物可用來制備殺蟲劑、溶劑、增塑劑和香料。催化烯烴環氧化反應所用的氧化劑包括有機過氧酸、無機過氧酸、雙氧水、烷基過氧化烴和分子氧等。從環境和經濟角度講，分子氧環氧化烯烴有很好的應用前景，但研究相對較少。

近年來，主要有金屬催化劑、金屬氧化物催化劑、金屬絡合物、無機雜多酸鹽及分子篩等，催化劑的活性中心一般為鈦、鐵、錳、鈷或鈀等過渡元素，它們不僅活性高、選擇性好而且反應條件溫和，但這些催化劑大多存在活性中心易于流失、制備工藝復雜或成本高等問題。曹國英等報道以Mn-salen類配合物為催化劑，次氯酸鈉溶液為氧化劑，催化α-蒎烯環氧化，產率小于30％。陽衛軍等人報道了以納米TiO₂為催化劑，空氣為氧化劑，反應為6h，具有較低的選擇性及轉化率（轉化率為17.02%以及選擇性為53.47%）。吳春華等人報道了以浸漬法制備的PW（磷鎢酸）介孔分子篩以強氧化劑（過氧乙酸）為氧化劑催化α-蒎烯環氧化反應，但是其收率較低。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供一種聚苯胺/二氧化錳復合催化劑的制備方法，即由酸摻雜態聚苯胺經過高錳酸鉀氧化制備而得聚苯胺/二氧化錳復合催化劑（PANI-MnO₂復合催化劑），本發明制備的PANI-MnO₂復合催化劑，以空氣為氧化劑，應用于α-蒎烯的環氧化反應，反應方法簡單，成本低，具有良好的催化活性和選擇性。

一種聚苯胺/二氧化錳復合催化劑的制備方法，具體步驟為：

（1）酸摻雜態聚苯胺的制備：在摻雜酸溶液A中加入苯胺單體得到溶液A，在摻雜酸溶液B中加入過硫酸銨得到溶液B，在溫度為0~25℃條件下，將溶液B加入到溶液A中聚合反應4~6h，過濾、洗滌，干燥即得酸摻雜態聚苯胺；

（2）將步驟（1）所得酸摻雜態聚苯胺溶解于高錳酸鉀水溶液中得到混合液C，靜置反應2~4h，過濾、洗滌，干燥即得聚苯胺/二氧化錳復合催化劑；

所述步驟（1）摻雜酸溶液A、摻雜酸溶液B中酸的濃度為0.5~2.0mol/L，溶液A中苯胺的摩爾濃度為0.1~1.0mol/L，苯胺與過硫酸銨的摩爾比為(5~20):1；

所述步驟（1）中摻雜酸溶液A、摻雜酸溶液B為硫酸、鹽酸、硝酸或氫碘酸；

所述步驟（2）混合液C中酸摻雜態聚苯胺的濃度為10~30g/L，高錳酸鉀水溶液的濃度為0.19~0.38mol/L；

本發明的另一目的是提供所述聚苯胺/二氧化錳復合催化劑的制備方法所制備的催化劑以及該催化劑在蒎烯環催化氧化反應中的應用。

本發明的有益效果：

（1）本發明方法利用穩定、廉價的聚苯胺作為還原劑和載體，制備過程簡單，無需加入還原劑或高溫焙燒過程，該方法具有制備工藝簡單、操作容易、工藝流程短、易于大規模生產的優點；