一种Ag/SiC催化剂、制备方法及其在苯乙烯环氧化反应中的应用技术

本发明专利技术属于催化剂制备领域，公开了一种Ag/SiC催化剂、制备方法及其在苯乙烯环氧化反应中的应用。本发明专利技术使用的催化剂是以碳化硅或者氧化物修饰的碳化硅为载体，利用溶剂热还原法在其表面负载Ag纳米粒子制备得到Ag/SiC。该催化剂能够有效稳定表面负载的Ag纳米粒子，并且可以在较温和的反应条件下活化氧气。将催化剂、苯乙烯和有机溶剂置于高压反应釜中，以氧气作为氧化剂，在一定温度和压力条件下进行反应。结果表明该催化剂催化苯乙烯环氧化过程中，苯乙烯转化率可高达100％，环氧苯乙烷的选择性可达92％，并且具有较好的循环稳定性。并且具有较好的循环稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种Ag/SiC催化剂、制备方法及其在苯乙烯环氧化反应中的应用


[0001]本专利技术属于催化剂制备领域，涉及一种Ag/SiC催化剂、制备方法及其在苯乙烯环氧化反应中的应用，具体涉及一种碳化硅基银纳米催化剂的制备及改性修饰，进而高效催化苯乙烯生成环氧苯乙烷的方法。

技术介绍

[0002]环氧苯乙烷是一种重要的有机中间体，广泛应用于香料、药物和有机合成的生产中。环氧苯乙烷的传统制备方法包括溴醇法、氯醇法、Halcon法。但是这些方法存在一定的缺点，如生产过程复杂，生产成本高，对设备腐蚀严重，使用危险化学品会产生大量有害废物，造成环境污染，因此研发环境友好的环氧苯乙烷合成方法及其工艺具有很大的意义。
[0003]多相催化苯乙烯环氧化是一种绿色高效合成环氧苯乙烷的工艺，已经逐渐替代传统的生产合成途径。苯乙烯环氧化过程中使用最多的氧化剂是过氧化氢或过氧化叔丁基，但是这些氧化剂非常昂贵，成本较高。因此，近年来人们开始尝试用廉价易得的氧气来作为氧化剂，以降低环氧苯乙烷的生产成本。然而，与过氧化物相比，分子氧非常稳定，因此需要专门设计的催化剂来实现催化氧化的选择性和活性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是解决以氧气作为氧源制备环氧苯乙烷收率不高的问题，提供一种温和条件下苯乙烯环氧化制备环氧苯乙烷的方法，该方法绿色环保，成本低廉，操作简单，反应周期短，产物收率高。专利技术制备出Ag/SiC催化剂，银颗粒高度分散在碳化硅载体表面。
[0005]本专利技术提供的技术方案如下：
[0006]一种Ag/SiC催化剂的制备方法，以SiC或氧化物修饰的SiC为催化剂载体，利用溶剂热还原的方法在其表面负载活性组分Ag制备得到Ag/SiC催化剂。
[0007]进一步的，将SiC或氧化物修饰的SiC分散在甲苯和油胺中，加入乙酸银，在N2气氛下加热到100℃维持1
‑
5h，取出后冷却至室温，再经乙醇洗涤烘干处理，得到Ag/SiC催化剂。
[0008]进一步的，SiC氧化物修饰的方法为：氧化物为TiO2、CeO2和Al2O3中的任意一种，将SiC和Al(NO3)
·
9H2O、Ce(NO3)3·
6H2O或钛酸正丁酯分散于水中，搅拌5
‑
12h后干燥，在200
‑
500℃马弗炉中煅烧2
‑
5h，得到Al2O3‑
SiC,CeO2‑
SiC或TiO2‑
SiC。
[0009]进一步的，所述氧化物为碳化硅质量分数的0.1
‑
20wt.％。
[0010]进一步的，所述Ag/SiC催化剂中银的含量为碳化硅质量分数的1
‑
20wt.％，制备得到活性金属Ag的粒径为3
‑
50nm。
[0011]进一步的，烘干温度为60℃，烘干时间为6
‑
12h。
[0012]本专利技术还提供一种Ag/SiC催化剂，由上述方法制备而成。
[0013]本专利技术还提供上述Ag/SiC催化剂在苯乙烯环氧化反应中的应用，将苯乙烯、有机溶剂和Ag/SiC催化剂混合均匀，形成悬浮液；将悬浮液转移至高压反应釜中密封，用氧气吹
洗后加压，在搅拌条件下反应。
[0014]进一步的，所述有机溶剂为四氢呋喃、N,N
‑
二甲基甲酰胺和1,4
‑
二氧六环中的任意一种。
[0015]进一步的，氧气吹洗次数为3
‑
6次。
[0016]进一步的，反应压力为0.1～2MPa；反应温度为30～110℃。
[0017]本专利技术中催化剂的制备包括如下步骤：
[0018](1)SiC的表面修饰：称取0.5
‑
3g的SiC和Al(NO3)
·
9H2O,Ce(NO3)3·
6H2O或者钛酸正丁酯分散在20
‑
60ml水中，搅拌5
‑
12h后干燥，在200
‑
500℃马弗炉中煅烧2
‑
5h，分别制备得到Al2O3‑
SiC,CeO2‑
SiC和TiO2‑
SiC。SiC：Al(NO3)
·
9H2O/Ce(NO3)3·
6H2O/钛酸正丁酯的质量比为50～300：1～30。
[0019](2)碳化硅基Ag纳米催化剂的制备：按照所需催化剂的质量和配比，分别称取相应量的SiC和乙酸银。首先称取0.5
‑
3g的SiC或氧化物修饰的SiC分散在10
‑
30mL甲苯和1
‑
10mol油胺中，然后加入定量的乙酸银，在N2气氛下加热到100℃维持1
‑
5h，取出后冷却至室温，再经乙醇洗涤烘干处理，得到Ag/SiC催化剂。SiC：乙酸银：甲苯：油胺
[0020]＝(0.5
‑
3)g:(10
‑
100)mg:(10
‑
30)mL:(1
‑
10)mol；
[0021]优选地，所述催化剂制备过程中加热方式为油浴加热。
[0022]优选地，所述催化剂制备过程中催化剂干燥温度为60℃，干燥时间为6
‑
12h。
[0023]本专利技术中Ag/SiC催化剂在苯乙烯环氧化反应中的应用，步骤如下:
[0024]首先，将5mmol苯乙烯、10ml溶剂以及50mg任一上述制备催化剂混合均匀，形成悬浮液；然后将悬浮液转移至高压反应釜中密封，用氧气吹洗后充入一定压力，在氧气气氛下搅拌，保持一定温度反应0.5
‑
12h。反应时加入各物质量的比例关系为，苯乙烯：催化剂：溶剂为5mmol：(20
‑
300)mg:(5
‑
50)mL。所述氧气气氛的压力为0.1
‑
2Mpa。
[0025]有益效果
[0026]SiC是一种新型的载体材料，具有耐酸、耐碱、耐高温、导热导电性能好等特点。金属和SiC载体之间可以发生电子转移，从而有效调控金属和SiC表面的电子结构，可灵活调整选择性与活性。研究表明Ag是环氧化反应中理想的金属催化剂，SiC作为载体可以有效稳定表面负载的Ag纳米粒子。因此，本专利技术设计制备了高分散的SiC基Ag纳米催化剂，并将其用作有氧条件下苯乙烯环氧化反应的催化剂。
[0027]与已报道的催化剂相比，本专利技术使用SiC材料作为载体，具有耐高温、耐酸碱、导电导热性好等特点，且能够较好的分散和稳定表面负载的Ag纳米粒子。所制备的催化剂在以价廉易得的氧气为氧化剂的苯乙烯环氧化过程中表现出优异的活性、选择性以及循环稳定性。本专利技术制备的Ag/SiC催化剂应用于苯乙烯环氧化反应，转化率可高达100％，环氧苯乙烷选择性可达92％。反应过程绿色环保，成本低廉，操作简单，反应周期短，产物收率高且生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Ag/SiC催化剂的制备方法，其特征在于，以SiC或氧化物修饰的SiC为催化剂载体，利用溶剂热还原的方法在其表面负载活性组分Ag制备得到Ag/SiC催化剂。2.根据权利要求1所述的Ag/SiC催化剂的制备方法，其特征在于，将SiC或氧化物修饰的SiC分散在甲苯和油胺中，加入乙酸银，在N2气氛下加热到100℃维持1
‑
5h，取出后冷却至室温，再经乙醇洗涤烘干处理，得到Ag/SiC催化剂。3.根据权利要求1所述的Ag/SiC催化剂的制备方法，其特征在于，SiC氧化物修饰的方法为：氧化物为TiO2、CeO2和Al2O3中的任意一种，将SiC和Al(NO3)
·
9H2O、Ce(NO3)3·
6H2O或钛酸正丁酯分散于水中，搅拌5
‑
12h后干燥，在200
‑
500℃马弗炉中煅烧2
‑
5h，得到Al2O3‑
SiC,CeO2‑
SiC或TiO2‑
SiC。4.根据权利要求3所述的Ag/SiC催化剂的制备方法，其特征在于，所述氧化物为碳化硅质量分数的0...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭向云，王焘，焦志锋，赵吉晓，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：