[發明專利]一種鉭基半導體光催化甲醇偶聯制乙二醇的方法

有效

• 申請號: 202011374705.1
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112441884B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 王野;馮俊;王力梅;謝順吉;張慶紅
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: C07C31/20
• 分類號: C07C31/20;C07C29/34;B01J23/20;B01J27/24;B01J23/648;B01J31/02
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 張素斌

一種鉭基半導體光催化甲醇偶聯制乙二醇的方法，涉及能源催化領域。將光催化劑分散到溶液中，除去反應體系中的氧氣，然后進行光催化反應即可制得乙二醇；其中，所述溶液為甲醇或甲醇?水體系，所述光催化劑為鉭基半導體光催化劑及修飾的鉭基半導體光催化劑中的至少一種。具有綠色、高效、反應條件溫和等特點。

技術領域

本發明涉及能源催化領域，尤其涉及一種鉭基半導體光催化甲醇偶聯制乙二醇的方法。

背景技術

乙二醇是一種重要的能源化工原料，廣泛應用于生產聚酯纖維、滌綸纖維、吸濕劑、表面活性劑、化妝品等。近十年來，我國乙二醇進口需求量不斷增加，且長期依賴于進口。2019年1-9月乙二醇累計進口742.15萬噸，乙二醇的對外依賴度為度為59.64％。目前乙二醇的生產方法主要有石油路線和煤基路線。石油路線主要是指將石油裂解產生乙烯，乙烯氧化生成環氧乙烷，環氧乙烷跟水反應生成乙二醇。而煤基路線是指將煤轉化成合成氣，合成氣羰基化轉化成草酸酯，草酸酯加氫生成乙二醇。目前，這兩種途徑都是在高溫、高壓下進行，具有反應條件苛刻、工藝復雜、能耗高等缺點。

光催化技術是一種綠色、無污染、高效的高級氧化技術。因此，采用光催化技術將價格低廉、易得的甲醇選擇性脫氫、偶聯制備乙二醇是非常有意義的。Shozo anagida課題組(J.Chem.Soc.Chem.Commun.,1984,21-22)以ZnS為光催化劑，在紫外光照射下，將甲醇轉化成乙二醇。但是，該反應存在反應活性低、選擇性差等缺點。王野課題組(NatureCommun.,2018,9,1181；CN106831331A；Chem.Commun.,2020,56,1776)用MoS₂/CdS、CoP/Zn₂In₂S₅等光催化劑，在可見光照射下，可將甲醇選擇性脫氫偶聯制乙二醇。然而，硫化物光催化劑不穩定，易發生光腐蝕。因此，它的應用受到限制。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術中的上述問題，提供一種鉭基半導體光催化甲醇偶聯制乙二醇的方法，具有綠色、高效、乙二醇選擇性高等優點。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種鉭基半導體光催化甲醇偶聯制乙二醇的方法，將光催化劑分散到溶液中，除去反應體系中的氧氣，然后進行光催化反應即可制得乙二醇；其中，所述溶液為甲醇或甲醇-水體系，所述光催化劑為鉭基半導體光催化劑及修飾的鉭基半導體光催化劑中的至少一種。

所述鉭基半導體光催化劑選自Ta₂O₅、TaON、Ta₃N₅、LiTaO₃、NaTaO₃、KTaO₃、Rb₄Ta₆O₁₇、MgTa₂O₆、CaTa₂O₆、SrTa₂O₆、BaTa₂O₆、K₃Ta₃Si₂O₁₃、HNdTa₂O₇、InTaO₄、Sn₂Ta₂O₇中的至少一種。

所述修飾的鉭基半導體光催化劑的修飾方法包括金屬離子摻雜、非金屬摻雜、負載金屬、負載金屬氧化物、負載金屬硫化物。

所述金屬離子摻雜的量按質量百分比計為0.01％～20％；所述金屬離子為La、Zr、Bi、Cu、Ir、Ca、Rb、Pr、Sm、Ce、Nd中的至少一種。

所述非金屬摻雜的量按質量百分比計為0.01％～20％；所述非金屬為C、N、O、S、F中的至少一種。