一种双金属协同催化乙醇脱水制乙烯的方法技术

本发明专利技术公开了一种双金属协同催化乙醇脱水制乙烯的方法。本发明专利技术通过将醇溶性二价铜盐和醇溶性三价铁盐溶解在乙醇中，在光照下进行催化反应，得到乙烯。本发明专利技术制备乙烯的方法具有催化剂稳定性好，制备流程简单易操作，反应速率快，生产成本低的特点，具有很大的工业前景。景。景。

【技术实现步骤摘要】
一种双金属协同催化乙醇脱水制乙烯的方法


[0001]本专利技术属于乙烯制备
，具体涉及一种双金属协同催化乙醇脱水制乙烯的方法。

技术介绍

[0002]将可再生的生物质乙醇转化为高价值的工业化学品十分重要。乙烯是全球产量最大的化工产品之一，是用于制造氯乙烯、苯乙烯、环氧乙烷、醋酸等的重要原料和合成纤维、合成橡胶、合成塑料的基本化工原料，也是石油化工产业的核心；此外，乙烯也有促进器官脱落和衰老的作用，在花、叶和果实的脱落方面起着重要的作用。工业上主要是利用石油化工裂解来生产乙烯，主要通过原油直接蒸馏产物、馏分油二次加工等方法；以上方法具有操作控制系统十分复杂，温度跨度大、操作条件严苛，对工艺和设备的设计以及制造要求高等缺点。因此，探索一种简单而便捷的方法来实现乙烯的制备是非常重要的。
[0003]关于乙醇脱水制备乙烯的报道有很多，现有的技术已经通过热催化(氧化磷、分子筛和杂酸催化剂等)和光催化(WO3‑
x
纳米线等)实现；但热催化(氧化磷、分子筛和杂酸催化剂等)通常需要严格的条件，如高压和高温等；光催化(WO3‑
x
纳米线等)涉及复杂的合成和调节过程，或使用贵金属；这限制了它们的经济效益和大规模生产。中国专利CN113105300A公开了一种均相乙醇脱水制乙烯的方法，该专利技术中乙醇制备乙烯需要在惰性气氛下进行，连续反应需要不断通入空气或氧气，且催化剂循环使用所需的恢复时间较长，反应速率相对较慢，在空气气氛下选择性较低。
[0004]综上，现有的方法具有反应条件严格，操作流程复杂，经济效益低，反应速率慢等缺点，故本专利技术提供一种制备流程简单易操作，反应速率快，产物选择性高，稳定性好，具有工业前景的方法。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种催化剂稳定性好，制备流程简单易操作，反应速率快，生产成本低，稳定性好的方法来实现双金属协同催化乙醇脱水制乙烯。
[0006]具体地，本专利技术提供一种双金属协同催化乙醇脱水制乙烯的方法；
[0007]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
[0008]一种双金属协同催化乙醇脱水制乙烯的方法，包括以下步骤：
[0009]将醇溶性二价铜盐和醇溶性三价铁盐溶解在乙醇中，在光照下进行催化反应，得到乙烯。
[0010]优选的，所述醇溶性二价铜盐为氯化铜；
[0011]优选的，所述醇溶性三价铁盐为氯化铁；
[0012]氯化铜和氯化铁均为商业购买，无后处理直接使用。
[0013]优选的，所述醇溶性二价铜盐和醇溶性三价铁盐中金属离子的总浓度为1～100mM。
[0014]进一步优选的，所述醇溶性二价铜盐和醇溶性三价铁盐中金属离子的总浓度为10mM。
[0015]优选的，所述醇溶性二价铜盐中铜离子和醇溶性三价铁盐中铁离子的摩尔比为7:1
‑
1:3。
[0016]进一步优选的，所述醇溶性二价铜盐中铜离子和醇溶性三价铁盐中铁离子的摩尔比为3:1。
[0017]优选的，所述乙醇为无水乙醇。
[0018]优选的，所述催化反应前溶液为黄绿色透明溶液。
[0019]优选的，所述催化反应在密闭环境中进行。
[0020]进一步优选的，所述密闭环境为空气气氛的密闭环境或惰性气氛的密闭环境。优选空气气氛的密闭环境。
[0021]更优选的，所述乙醇和空气的体积比为4:10
‑
200。优选4:50。
[0022]优选的，所述催化反应的温度为室温；室温为20
‑
30℃。
[0023]优选的，所述催化反应的时间为1h
‑
2h。
[0024]更优选的，所述催化反应的时间为1h。
[0025]优选的，所述光照的波长范围包括300
‑
450nm任一波长。
[0026]进一步优选的，所述光照的波长范围包括300
‑
365nm任一波长。
[0027]进一步优选的，所述光照为带有滤光片的氙灯，其中滤光片为AM1.5G滤光片；所述氙灯的光强为100
‑
200mW cm
‑2。
[0028]更优选的，所述氙灯的光强为150mW cm
‑2。
[0029]本专利技术相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
[0030](1)本专利技术双金属协同催化制乙烯的方法反应速率快，产率高。
[0031](2)本专利技术的两种金属催化剂都廉价易获得，反应条件温和，反应装置简单。
[0032](3)本专利技术双金属协同催化制乙烯的方法可在空气气氛中进行，选择性强，可以连续反应，具有很大的工业前景。
附图说明
[0033]图1为实施例3、7中利用气相色谱检测反应气体产物的含量图；
[0034]图2为实施例7、8中利用气相色谱检测反应气体产物随时间的变化曲线；
[0035]图3为实施例9中溶液紫外吸收变化图；
[0036]图4为实施例10中气体产物稳定性测试的含量图；
[0037]图5位实施例1
‑
10中的反应装置图；
[0038]图6为实施例3、11中利用气相色谱检测反应气体产物随时间的变化曲线；
[0039]图7为实施例11中的反应装置图。
具体实施方式
[0040]下面通过实施例明确而完整地描述了本专利技术中的技术方案，显然，所描述的实施示例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在不进行创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的
范围。
[0041]实施例1
[0042]取40μmol商用CuCl2，放入50mL光催化反应的石英瓶中，加入4mL无水乙醇，使其完全溶解得到绿色透明溶液。将密闭的反应瓶置于带有AM1.5 G滤光片的氙灯上部，打开氙灯开始光催化反应。反应1h后利用气相色谱检测气体产物。实验结果如表1所示。
[0043]实施例2
[0044]分别取35μmol和5μmol商用CuCl2和FeCl3(CuCl2：FeCl3＝7:1)，放入50mL光催化反应的石英瓶中，加入4mL无水乙醇，使其完全溶解得到黄绿色透明溶液。将密闭的反应瓶置于带有AM1.5 G滤光片的氙灯上部，打开氙灯开始光催化反应。反应1h后利用气相色谱检测气体产物。实验结果表1所示。
[0045]实施例3
[0046]分别取30μmol和10μmol商用CuCl2和FeCl3(CuCl2：FeCl3＝3:1)，放入50mL光催化反应的石英瓶中，加入4mL无水乙醇，使其完全溶解得到黄绿色透明溶液。将密闭的反应瓶置于带有AM1.5 G滤光片的氙灯上部，打开氙灯开始光催化反应。每间隔一段时间利用气相色谱检测气体产物；反应1h后再利用气相色谱检测气体产物。实验结果如表1所示。
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双金属协同催化乙醇脱水制乙烯的方法，其特征在于，包括以下步骤：将醇溶性二价铜盐和醇溶性三价铁盐溶解在乙醇中，在光照下进行催化反应，得到乙烯。2.根据权利要求1所述的双金属协同催化乙醇脱水制乙烯的方法，其特征在于，所述醇溶性二价铜盐为氯化铜；所述醇溶性三价铁盐为氯化铁；所述醇溶性二价铜盐和醇溶性三价铁盐中金属离子的总浓度为1～100mM。3.根据权利要求1所述的双金属协同催化乙醇脱水制乙烯的方法，其特征在于，所述醇溶性二价铜盐中铜离子和醇溶性三价铁盐中铁离子的摩尔比为7:1
‑
1:3。4.根据权利要求1所述的双金属协同催化乙醇脱水制乙烯的方法，其特征在于，所述乙醇为无水乙醇。5.根据权利要求1所述的双金属协同催化乙醇脱水制乙烯的方法，其特征在于，所述催化反应在密闭环境中进行。6.根据权利要求5所述的双金属协同催化乙醇脱水制...

【专利技术属性】
技术研发人员：严克友，徐爽，周彪，吴丽琴，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：