[發明專利]一種片狀多孔錳摻雜氧化鎳催化劑、制備方法及其應用

有效

• 申請號: 202010815314.2
• 申請日: 2020-08-13
• 公開（公告）號: CN111974409B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 劉江永;王海洋;王理霞
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;B01J35/10;C07D301/19;C07D303/04
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 鄒偉紅

本發明公開了一種片狀多孔錳摻雜氧化鎳催化劑、制備方法及其應用。該催化劑形貌為片狀多孔結構，其中，Mn與Ni的原子比為0.019:1~0.086:1，其步驟為：以片狀NiO為前驅體，通過浸漬四水合硝酸錳進行錳摻雜，再在一定的溫度下焙燒得到片狀多孔錳摻雜氧化鎳催化劑。該催化劑在苯乙烯的選擇性氧化反應中顯示出優良的反應效果，包括較高的反應活性和產物選擇性以及良好的循環使用性能等，此外，該催化反應體系具有對環境友好，催化劑制備過程簡單且成本低廉等特點，應用前景廣闊。

技術領域

本發明涉及一種片狀多孔錳摻雜氧化鎳催化劑、制備方法及其應用，屬于有機反應催化劑制備技術領域。

背景技術

環氧苯乙烷，作為重要的醫藥和香料中間體，可用作環氧樹脂稀釋劑、增香劑、穩定劑，被廣泛應用于苯乙醇，鹽酸左旋咪唑等的制備。

目前，工業上環氧苯乙烷的制備主要采用傳統的鹵醇法和過氧酸直接氧化法，但其存在物料成本較高、腐蝕設備以及污染環境等問題。為解決傳統方法存在的問題，近年來，采用環境友好且經濟合理的催化體系，來進行苯乙烯環氧化反應以生產環氧苯乙烷的方法受到廣泛了廣泛的關注研究。如中國專利CN101181687A公開了Ag-Fe₃O₄磁性納米催化劑及在苯乙烯環氧化中的應用。該發明的催化劑中包括Ag和Fe兩種元素，其中Ag是特定活性組分，并通過溶劑熱方法制備。盡管該催化劑在苯乙烯環氧化反應中具有較好的催化活性，但Ag作為貴金屬元素儲量有限，價格較貴，限制了其進一步應用。在目前研究的各類催化劑中，金屬卟啉配合物的結構復雜，影響其活性的因素較多，雜多酸催化劑、貴金屬催化劑其成本過高，而金屬氧化物催化劑其制備條件相對簡單，經濟成本相對較低而受到極大關注。但是，相比于其它催化劑體系，單純的金屬氧化物催化劑在苯乙烯選擇性氧化方面的反應效果仍有較大差距。例如，文獻Catal. Commun. 10 (2008) 205-207 將NiO納米粒子用于苯乙烯選擇性氧化，環氧苯乙烯收率僅為44.6%；文獻Mater. Lett. 80 (2012) 23-25將NiO中空納米盤用于苯乙烯選擇性氧化，環氧苯乙烯收率為53.8%；文獻Micropor.Mesopor. Mater. 238 (2017) 69-77采用復雜的制備方法將NiO納米顆粒嵌入在介孔SiO₂中，并將其用于苯乙烯選擇性氧化，環氧苯乙烯收率為63.0%。因此，如何采用簡便有效的方法對金屬氧化物催化劑進行升級改性，以提升其反應性能，具有非常重要的意義。

發明內容

為解決上述問題，本發明的目的在于提出一種片狀多孔錳摻雜氧化鎳催化劑及其制備方法及其應用。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：一種錳摻雜氧化鎳催化劑，其形貌為片狀多孔結構，其中，Mn與Ni的原子比為0.019:1~0.086:1。

片狀多孔錳摻雜氧化鎳催化劑的制備方法，包括如下步驟：

（1）將片狀NiO分散在去離子水和乙醇的混合溶液中，之后，加入一定量的聚乙烯吡咯烷酮（PVP，K30)，并攪拌均勻；

（2）將四水合硝酸錳加入到上述溶液中，并在60 ℃下持續攪拌至溶液完全蒸干；

（3）所得的粉末于100 ℃下干燥12 h，隨之在空氣中于500~700 ℃焙燒2~4 h，得到片狀多孔錳摻雜氧化鎳催化劑。

優選的，步驟（1）中，水和乙醇的體積比為1:1。

優選的，步驟（1）中，NiO與聚乙烯吡咯烷酮的質量比1:1。

優選的，步驟（2）中，四水合硝酸錳和NiO的質量比為0.12:1~0.47:1。

優選的，步驟（3）中，催化劑的焙燒溫度為600 ℃，焙燒時間為3 h。

本發明還提供了一種片狀多孔錳摻雜氧化鎳催化劑在苯乙烯選擇性氧化制備環氧苯乙烷中的應用。