非晶态Co制造技术

本发明专利技术公开了非晶态Co

【技术实现步骤摘要】
非晶态Co
x
Mn
y
WO4/活性炭复合催化材料的制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及苯乙酮制备
，尤其涉及非晶态Co
x
Mn
y
WO4/活性炭复合催化材料的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]苯乙酮是有机合成的重要中间体，广泛应用于染料、香料、医药等工业。传统上，苯乙酮的工业生产通过傅
‑
克酰基化反应制取，即采用苯与乙酰氯在三氯化铝存在下合成。但是，该反应的条件要求苛刻，且反应后生成强酸，易造成对生产设备的腐蚀和环境污染。
[0003]随着石油化工工业的发展，以及选择性氧化催化技术的开发，乙苯催化氧化合成苯乙酮成为十分活跃的领域。目前，针对乙苯液相氧化制备苯乙酮的体系，其中涉及的催化剂主要涵盖以下类型，如金属卟啉、过渡金属配合物、金属酞菁、分子筛、水滑石、杂多化合物等。这些催化剂普遍存在如下的缺点和不足，例如原料成本较高、制备工艺复杂等，而且乙苯的转化率常低于65％，苯乙酮的选择性常低于85％。

技术实现思路

[0004]基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了非晶态Co
x
Mn
y
WO4/活性炭复合催化材料的制备方法及应用，其催化剂的原料成本低、合成工艺简单，此外在苯乙酮的合成中催化效果好，提高了乙苯的转化率和苯乙酮的选择性。
[0005]本专利技术提出的非晶态Co
x
Mn
y
WO4/活性炭复合催化材料的制备方法方法步骤如下：
[0006]S11：分散液的制备
[0007]室温下，将无机金属钴盐、锰盐充分溶解在水中，然后在溶液中加入活性炭，并采用超声波处理的方式制得钴盐、锰盐和活性炭的分散液；
[0008]S12：非晶态Co
x
Mn
y
WO4/活性炭复合材料的制备
[0009]室温下，在S11中的分散液保持200
‑
500r/min的转速搅拌的状态下加入钨酸钠溶液，形成混合液，并持续搅拌10
‑
30min，将反应后的产物进行过滤清洗，经真空冷冻干燥后得非晶态Co
x
Mn
y
WO4/活性炭复合催化材料。
[0010]优选地，所述x:y的范围为0.5
‑
2.5:1。
[0011]优选地，所述S11中钴盐、锰盐溶液的摩尔浓度为0.5
‑
5mol/L，所述钴盐、锰盐、活性炭之间的摩尔比为0.5
‑
2.5:1:0.01
‑
0.3。
[0012]所述活性炭的比表面积1800(
±
100)m2/g；孔容1.0
‑
1.2cm3/g；孔径2.0
‑
2.2nm；碳含量>95％；密度0.38
‑
0.40g/cc；碘吸附值2000(
±
100)mg/g。
[0013]优选地，所述S11中超声的条件为：超声频率25
‑
35KHz，功率密度0.3
‑
0.5W/cm2，超声时间5
‑
15min。
[0014]优选地，所述S12中钨酸钠溶液的摩尔浓度为0.5
‑
5mol/L，且所述钴盐、锰盐、钨酸钠之间的摩尔比为0.5
‑
2.5:1:0.5
‑
1.5。
[0015]优选地，所述S12中真空冷冻干燥的条件为：真空压
‑
0.09～
‑
0.10MPa，温度
‑
70～
‑
50℃，时间12
‑
36h。
[0016]本专利技术提出的上述方法制备的非晶态Co
x
Mn
y
WO4/活性炭复合催化材料。
[0017]本专利技术提出的上述非晶态Co
x
Mn
y
WO4/活性炭复合催化材料在乙苯氧化制备苯乙酮的应用。
[0018]优选地，制备苯乙酮的方法步骤如下：
[0019]S21：将非晶态Co
x
Mn
y
WO4/活性炭复合催化材料和乙苯加入反应器中，并向其中连续均匀的通入空气或氧气；
[0020]S22：将反应器中的物料进行加热，反应结束后将反应液在温度200
‑
210℃区间内蒸馏，收集馏出物，即得到苯乙酮。
[0021]优选地，所述非晶态Co
x
Mn
y
WO4/活性炭复合材料的用量为乙苯用量的0.1
‑
1.5wt％。
[0022]优选地，所述S21中空气或氧气的通气量为每分钟5
‑
50倍乙苯初始体积。
[0023]优选地，所述S22中反应的条件为：加热温度100
‑
150℃，反应时间6
‑
24h。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果：
[0025](1)本专利技术制备的非晶态Co
x
Mn
y
WO4/活性炭复合催化材料能够改变化学反应速率但不改变反应总吉布斯自由能的非晶态物质，且其比表面积更大，相对应的催化位点更多，具有更高的催化效率。
[0026](2)采用本专利技术制备的符合催化材料进行苯乙酮的制备时可以实现乙苯的转化率超过80％，苯乙酮产品的选择性超过90％，大大高于传统催化方法。
[0027](3)本专利技术的催化剂还能循环使用。实验结果表明，循环使用10次，其催化效率仍能维持95％，具有广泛的工业应用前景。
附图说明
[0028]图1为本专利技术提出的非晶态Co
x
Mn
y
WO4/活性炭复合催化材料的XRD图；
[0029]图2为本专利技术提出的非晶态Co
x
Mn
y
WO4/活性炭复合催化材料的TEM、SAED以及Element mapping图；
[0030]图3为本专利技术提出的非晶态Co
x
Mn
y
WO4/活性炭复合催化材料HRTEM图。
具体实施方式
[0031]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步解说。
[0032]本专利技术中的试剂均购自国药集团化学试剂有限公司，直接使用，
[0033]本专利技术中的乙苯转化率、苯乙酮选择性的检测方法，采用高效气相色谱内标法定量(安捷伦6890N气相色谱仪)，以甲苯为内标。色谱分析条件为：气化室温度280℃；FID检测，检测器温度260℃；柱温采用程序升温，初始温度80℃，以25℃/min的速率升至150℃。检测结果，定量分析乙苯、苯乙酮的特征峰，计算可得乙苯转化率和苯乙酮选择性。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.非晶态Co
x
Mn
y
WO4/活性炭复合催化材料的制备方法，其特征在于，方法步骤如下：S11：分散液的制备室温下，将无机金属钴盐、锰盐充分溶解在水中，然后在溶液中加入活性炭，并采用超声波处理的方式制得钴盐、锰盐和活性炭的分散液；S12：非晶态Co
x
Mn
y
WO4/活性炭复合材料的制备室温下，在S11中的分散液保持200
‑
500r/min的转速搅拌的状态下加入钨酸钠溶液，形成混合液，并持续搅拌10
‑
30min，将反应后的产物进行过滤清洗，经真空冷冻干燥后得非晶态Co
x
Mn
y
WO4/活性炭复合催化材料；优选地，所述x:y的范围为0.5
‑
2.5:1。2.根据权利要求1所述的非晶态Co
x
Mn
y
WO4/活性炭复合催化材料的制备方法，其特征在于，所述S11中钴盐、锰盐溶液的摩尔浓度为0.5
‑
5mol/L，所述钴盐、锰盐、活性炭之间的摩尔比为0.5
‑
2.5:1:0.01
‑
0.3。3.根据权利要求1所述的非晶态Co
x
Mn
y
WO4/活性炭复合催化材料的制备方法，其特征在于，所述S11中超声的条件为：超声频率25
‑
35KHz，功率密度0.3
‑
0.5W/cm2，超声时间5
‑
15min。4.根据权利要求1所述的非晶态Co
x
Mn
y
WO4/活性炭复合催化材料的制备方法，其特征在于，所述S12中钨酸钠溶液的摩尔浓度为0.5
‑
5mol/L，且所述钴盐、锰盐、钨酸钠之间的摩尔比为0.5
‑
2.5:1:0.5
‑
1.5。5.根据权利要求1所述的非晶态Co

【专利技术属性】
技术研发人员：陈祥迎，汪清，李平，范磊，张忠洁，童庆军，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：