[發(fā)明專利]一種基于石墨烯海綿體催化制備均苯四甲酸二酐的方法

有效

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• 申請日: 2018-04-17
• 公開（公告）號: CN108440555B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設計）人: 談勇;談俊;江曉龍
• 申請（專利權(quán)）人: 連云港鵬辰特種新材料有限公司
• 主分類號: C07D493/04
• 分類號: C07D493/04;B01J23/648;B01J35/04;B01J37/34;B01J37/00
• 代理公司: 常州市權(quán)航專利代理有限公司 32280
• 代理人: 袁興隆

本發(fā)明提供一種基于石墨烯海綿體催化制備均苯四甲酸二酐的方法，包括以下步驟：將草酸加入到去離子水中溶解，加入偏釩酸銨混合，繼續(xù)攪拌，滴加氯化鈀溶液形成微乳液；將氧化石墨烯溶液中加入微乳液，高速攪拌均勻，得到前驅(qū)體溶液，將前驅(qū)體溶液置于低溫環(huán)境下進行快速冷凍和真空干燥處理，然后經(jīng)激光輻射還原處理，得到石墨烯基釩鈀多孔海綿催化劑；將石墨烯基釩鈀多孔海綿催化劑置于氣相氧化反應固定床中，對固定床加熱后，通入均四甲苯和空氣的混合物，利用熔鹽循環(huán)換熱降溫反應，捕集，水解結(jié)晶升華，得到均苯四甲酸二酐。本發(fā)明將催化活性高、熱穩(wěn)定性好的催化劑運用到均苯四甲酸二酐的制備中，制備產(chǎn)品效率高，純度好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于均苯四甲酸二酐制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于石墨烯海綿體催化制備均苯四甲酸二酐的方法。

背景技術(shù)

均苯四甲酸二酐是一種非常重要的化工原料，主要用作聚酰亞胺、聚咪唑等耐熱樹脂的單體、粉末涂料消光劑中間體、醫(yī)藥中間體、環(huán)氧樹脂固化劑等，是一種用途廣泛的精細化工產(chǎn)品。

目前制備均苯四甲酸二酐主要包括均四甲苯氧化法、偏三甲苯烷基化法和一氧化碳法等，其中以均四甲苯為原料經(jīng)氣相氧化工藝制備均苯四甲酸二酐為主要方法，氣相氧化法只需要一步空氣催化氧化，制備方法簡單，可連續(xù)生產(chǎn)，易于自動化管理，但是以均四甲苯為原料氣相氧化法制備的均苯四甲酸二酐屬于強放熱反應，傳統(tǒng)的催化劑及其催化系統(tǒng)，難以滿足承受高溫和快速散熱的要求，容易引起催化劑的過熱，導致深度氧化增加，降低均苯四甲酸二酐的產(chǎn)率，因此選擇耐高溫且散熱快的催化劑顯得十分必要。

中國專利CN 103203244A公開的均苯四甲酸二酐合成催化劑及制備方法，該催化劑的主催化劑活性組分為釩和鈦，助催化劑為P、Nb和Sb，以球形惰性瓷球為載體，將球形惰性瓷球加熱處理后，將功能整理液噴涂到載體上，得到藍色表面涂層型催化劑，再高溫分段焙燒，得到橙黃色球形催化劑，其中催化劑中V和Ti的質(zhì)量比為0.1-0.9:0.1-0.9，再以催化活性組分的質(zhì)量基準為1，P為0.01-0.5，Nb為0.01-1，Sb為0.01-0.5，該催化劑中降低了釩的用量，且有效提高均苯四甲酸二酐的收率。中國專利CN 107537460A公開的用于均四甲苯氣相氧化制取均苯四甲酸二酐的催化劑體系，該催化劑體系包括主催化劑和助催化劑，主催化劑為氧化釩和氧化鈦，助催化劑為氧化硼和氧化錫，將原釩加入到二氧化鈦溶膠中形成釩鈦溶膠，再加入適量的硼酸和五水合四氯化錫形成噴涂液，將噴涂液噴涂到碳化硅載體上，先在250℃下保溫后，再在480℃下焙燒活化得到催化劑體系，該催化劑體系以多組分納米材料為主要原料，催化劑中各組分不僅粒徑分布均勻，純度高，機械強度高，活性層不易破碎，耐熱性好，而且均苯四酸二酐的收率達95%，純度達95%。

由上述現(xiàn)有技術(shù)可知，現(xiàn)有的基于均四甲苯為原料氧化制備的均苯四甲酸二酐的催化劑多采用將活性材料以噴涂的方式附著于惰性載體的表面，以提高催化劑的機械性能，這種方法制備的催化劑中活性成分含量少，催化效率提高有限，因此制備本身機械性能和散熱性能優(yōu)異的催化劑用于制備均苯四甲酸二酐中，有望顯著提高均苯四甲酸二酐的產(chǎn)率和純度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于石墨烯海綿體催化制備均苯四甲酸二酐的方法，將釩和鈀的前驅(qū)體微乳液為模板，加入到氧化石墨烯溶液中，經(jīng)快速冷凍和真空干燥制備得到氧化石墨烯的海綿體，再經(jīng)激光輻射下還原，得到催化劑，將催化活性高、熱穩(wěn)定性好的催化劑運用到均苯四甲酸二酐的制備中，制備產(chǎn)品效率高，純度好。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種基于石墨烯海綿體催化制備均苯四甲酸二酐的方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）將草酸加入到去離子水中，加熱至完全溶解，加入偏釩酸銨混合，繼續(xù)攪拌，滴加氯化鈀溶液，充分混合后，去除氣泡后形成微乳液；