一种邻苯二甲酸酯类增塑剂加氢的电化学方法技术

本发明专利技术公开了一种邻苯二甲酸酯类增塑剂加氢的电化学方法，属于精细化工领域

【技术实现步骤摘要】
一种邻苯二甲酸酯类增塑剂加氢的电化学方法


[0001]本专利技术属于精细化工领域，涉及到一种邻苯二甲酸酯类增塑剂加氢的电化学方法
。

技术介绍

[0002]邻苯二甲酸酯作为增塑剂被广泛使用且呈逐年增长趋势，例如用于生产玩具
、
食品包装材料
、
清洁剂
、
指甲油
、
头发喷雾剂等数百种产品
。
然而邻苯二甲酸酯是脂溶性化合物，会通过多种途径进入人体而对多个器官产生毒害作用，尤其不利于孕妇和婴幼儿的身体健康
。
因此，开发无毒
、
生物可降解的增塑剂替代材料备受关注
。
与邻苯二甲酸酯类化合物相比，直接对其芳环加氢得到的
1,2
‑
环己烷二甲酸酯具有更高的安全性和增塑性能，有望代替邻苯二甲酸酯，成为当前研究的热点
。
[0003]现有制备技术中，采用邻苯二甲酸酯热催化加氢制
1,2
‑
环己烷二甲酸酯的方法报道较多
。
例如中国专利技术专利
CN108435242A
公开的以分子筛为载体，钌
、
铂
、
钯为活性组分，通过加入助剂制备负载型催化剂用于邻苯二甲酸酯加氢反应
。
虽然上述方法制备的催化剂具有较好的稳定性且贵金属不易流失，但是催化剂制备过程复杂且反应条件较为苛刻，温度为
200℃
，氢气压力为
5MPa。<br/>中国专利技术专利
CN113332977A
公开了一种采用超临界流体沉积法制备的钌基催化剂，用于邻苯二甲酸酯在水中选择性加氢，该方法产物与溶剂分离过程简单
、
可避免使用有机溶剂，但是催化剂制备过程中反应器压力达到
2000
～
2500psi
，且反应条件更为苛刻，氢气压力最高达到
10MPa。
[0004]相比之下，电催化加氢的方法室温常压即可进行反应，以水为氢源，同时可利用太阳能和风能等可再生能源产生的电力为动力，实现了从苛刻的工艺向温和条件的转变，满足可持续能源生产的要求
。
因此，开发更为绿色
、
温和的工艺实现邻苯二甲酸酯芳环电加氢制
1,2
‑
环己烷二甲酸酯尤为必要
。
然而，邻苯二甲酸酯溶于有机溶剂而不溶于水，在常规水相电解液中无法溶解导致反应无法发生；有机溶剂虽然可以溶解邻苯二甲酸酯，但是由于有机溶剂基本不具有导电性，电极和有机相之间的界面无法进行电子传输，同时有机相无法驱动氢离子移动，反应仍然无法发生，限制其实际应用
。
因此，在水相电解液中引入有机相构筑新的体系有望同时解决邻苯二甲酸酯的溶解性问题和电解液的导电性问题，从而促进电化学反应的发生
。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种邻苯二甲酸酯类增塑剂加氢的电化学方法，避免了传统热催化邻苯二甲酸酯类增塑剂加氢过程中氢气作为氢源
、
反应条件为高温高压带来的操作危险和催化剂容易结焦失活的缺点，同时有效减少了有机溶剂的使用
。
通过构筑液
‑
液
‑
固三相体系，加入少量不溶于水的有机溶剂用于溶解邻苯二甲酸酯类增塑剂，酸性电解质水溶液作为导电和传输氢离子的媒介，二者形成两相作为电解液
。
通过快速搅拌，在催化剂电极表面处进行三相的物质传递从而触发反应，成功实现邻苯二甲酸酯类增塑剂电催化加氢高选择
性制
1,2
‑
环己烷二甲酸酯
。
整个流程以水为氢源，无需外部输入氢气，室温常压即可进行，反应条件温和，工艺流程简单，符合绿色化学的基本理念和发展方向
。
同时加氢产物可直接从电解质中分离，实现自发纯化
。
[0006]本专利技术的技术方案：
[0007]一种邻苯二甲酸酯类增塑剂加氢的电化学方法，步骤如下：
[0008]将有隔膜的
H
型电解池作为反应装置；有机相：将邻苯二甲酸酯溶解于完全不溶于水的有机溶剂；无机相：无机酸水溶液作为导电和传输氢源的介质；将两相快速搅拌作为阴极电解液进行电解，实现邻苯二甲酸酯加氢制
1,2
‑
环己烷二甲酸酯；阴极电解液中邻苯二甲酸酯的含量为
0.001M
～
0.01M
，无机酸的浓度为
0.1M
～
0.5M
，无机相和有机相的体积比为4：1～2：1，搅拌转速为
1000rpm
～
1500rpm
；采用恒电流电解方式，电解电流为
‑
25mA
～
‑
100mA
，电解时间为
1.5
～
12h
，反应温度为室温
。
[0009]所述的邻苯二甲酸酯为邻苯二甲酸二甲酯
、
邻苯二甲酸二乙酯
、
邻苯二甲酸二丙酯中的一种
。
[0010]反应装置中的阴极材料为铂
、
铂钌
、
铂铑中的一种
。
[0011]反应装置中的阳极材料为铂
、
铂钛
、
铜
、
碳棒
、
碳纤维中的一种
。
[0012]所述的有机溶剂为正庚烷
、
环己烷
、
十氢萘中的一种
。
[0013]所述的无机酸为常见无机强酸，例如：硫酸
、
盐酸
、
高氯酸水溶液均可，这里不做限定
。
[0014]本专利技术的有益效果：该方法无需外部输入氢气
、
条件温和
、
操作简单
、
催化剂稳定性高
。
通过构筑液
‑
液
‑
固三相体系，不溶于水的有机相用于溶解邻苯二甲酸酯类增塑剂，将其稳定在电解液中；无机酸水溶液作为导电和传输氢离子的媒介，在电极表面生成吸附态氢作为反应的氢源
。
通过快速搅拌，在催化剂电极表面处进行三相的物质传递从而触发反应
。
同时，产品可以自发纯化至有机相，避免在水相中分离产物的繁琐工序，为邻苯二甲酸酯在常温下的转化利用以及高选择性合成
1,2
‑
环己烷二甲酸酯提供了一条有应用价值的途径
。
附图说明
[0015]图1为以铂钌合金为阴极材料
、
正庚烷为有机相
、
有机相和水相比例为1：2，电催化邻苯二甲酸二甲酯加氢制
1,2
‑
环己烷二甲酸酯的稳定性结果
。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种邻苯二甲酸酯类增塑剂加氢的电化学方法，其特征在于，步骤如下：将有隔膜的
H
型电解池作为反应装置；有机相：将邻苯二甲酸酯溶解于完全不溶于水的有机溶剂；无机相：无机酸水溶液作为导电和传输氢源的介质；将两相快速搅拌作为阴极电解液进行电解，实现邻苯二甲酸酯加氢制
1,2
‑
环己烷二甲酸酯；阴极电解液中邻苯二甲酸酯的含量为
0.001M
～
0.01M
，无机酸的浓度为
0.1M
～
0.5M
，无机相和有机相的体积比为4：1～2：1，搅拌转速为
1000rpm
～
1500rpm
；采用恒电流电解方式，电解电流为
‑
25mA
～
‑
100mA
，电解时间为
1.5
～
12h
，反应温度为室温
。2.
根据权利要求1所述的邻苯二甲酸酯类增塑剂加氢的电化学方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁长海，杜妍，陈霄，任晓洲，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：