一种贵金属负载纳米二氧化钛光催化合成乙二醇的方法技术

一种贵金属负载纳米二氧化钛光催化合成乙二醇的方法是将P25TiO2纳米颗粒；通过溶胶-凝胶法制备出纳米球或纳米棒；通过水热法制备出纳米管或纳米棒进行焙烧处理，得到纯锐钛矿、纯金红石，或锐钛矿和金红石不同比例组成的混晶型纳米结构的TiO2；将制备的纳米TiO2加入甲醇-水反应液中，同时加入贵金属源溶液，磁力或机械搅拌下抽真空或通入氮气，除去体系中的氧气后，开启功率为10-2000W的紫外灯或可见光源进行反应10-240h；本发明专利技术具有性质稳定、转化率高、选择性好、价格低廉、环境友好的优点。

Method for synthesizing ethylene glycol by photocatalysis of noble metal supported nano titanium dioxide

A method for synthesis of ethylene glycol supported noble metal nano titanium dioxide photocatalyst is P25TiO2 nanoparticles; preparation nanometer ball or nanorods by sol-gel method; prepared by hydrothermal method nanotubes or nanorods were calcined to obtain pure anatase, rutile, crystal nano TiO2 or mixed anatase and Jin Hongshi proportion; adding methanol water in the reaction solution to TiO2 nanoparticles prepared by the addition of noble metal source solution, magnetic or mechanical stirring under vacuum or adding nitrogen, removal of oxygen in the system, open the power of 10-2000W UV light or visible light source of the invention has the properties of 10-240h reaction; the advantages of high stability, conversion rate, good selectivity, low cost and environment friendly.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于一种合成乙二醇的方法，具体地说涉及贵金属负载纳米二氧化钛光催 化合成乙二醇的方法。
技术介绍
半导体光催化通常应用于降解气相和液相中的有机、无机污染物，其优点是反应 条件温和、无毒、无污染。大量科学研究报到了半导体光催化反应在有机合成中的应用，但 是反应选择性低，在水溶液体系中光催化反应选择性进一步降低，因此光催化在光催化有 机合成中没有得到广泛的应用。C-C偶联是有机合成的核心，将半导体光催化应用于C-C偶 联制备高价值化合物，是二十一世纪大有希望的有机合成途径。乙二醇(Ethylene Glycol, EG或MEG)俗名甘醇，是最简单的脂肪族二元醇。分子 式(OH) CH2CH2 (OH)。主要用于生产聚酯纤维、汽车防冻剂、解冻液、不饱和聚酯树脂、润滑剂、 增塑剂、非离子表面活性剂以及炸药等，此外还可用于涂料、照相显微液、刹车液以及油墨等 行业，用途十分广泛。目前，我国乙二醇的生产主要采用以乙烯为原料的石油路线。近几年， 除了生产能力以及产量方面的增长外，在乙二醇生产新技术的开发和应用上也取得了长足进 展。1.环氧乙烷直接水合法，工业化连续运行过程中存在的杂质累积以及随着催化剂返回而 降低水合选择性。2.碳酸乙烯酯法，碳酸乙烯酯法由二氧化碳和环氧乙烷在催化剂作用下反 应生成碳酸乙烯酯，碳酸乙烯酯再和甲醇反应生成碳酸二甲酯和乙二醇。目前该项目正在进 行中试开发，以满足聚酯合成对乙二醇产品质量的高要求。3.利用生物资源和煤资源生产乙 二醇，自然界中的碳水化合物，无论是淀粉基的多糖类作物(如玉米、小麦等)，还是单糖或多 糖类农作物(如甜高粱、菊芋等)为原料生产环氧乙烷，再进一步生产乙二醇。所采用工业级 CO、NO、H2、O2和醇类等作为原料，开发出制备乙二醇的新技术。其核心技术是把经过适当处 理的褐煤送入反应器，在一定的温度和压力下通过气化剂使煤不完全燃烧，将煤转化为CO和 H2混合的合成气，然后由CO进行气相反应生成草酸酯，再由草酸酯加氢生成乙二醇。4.反应 精馏和脱醛技术、乙烯回收的变压吸附技术，反应精馏技术用于环氧乙烷水合制乙二醇时，可 以利用环氧乙烷和乙二醇之间挥发度的差别迅速蒸出环氧乙烷，保持反应区内低的环氧乙烷 浓度，不断地从塔底除去乙二醇产品。以上乙二醇的合成技术，虽然得到很大发展与提高，但 是依然在传统的有机合成范围，没有从根本上达到节约能源、环境友好的要求。甲醇通过光催化合成乙二醇的研究报道，在纳米ZnS催化剂上有过报道，具体见 参考文献乙醇在纳米、微米半导体颗粒表面的光催化氧化，Bernd R. Muller, Journal of Photochemistry and Photobiology A =Chemistry 151 (2002) 253-265), {0^^^^1 ^ 物选择性差。此外，由于ZnS纳米颗粒的光腐蚀现象，ZnS纳米催化剂的稳定性差，容易失 去活性，不能持续反应。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种转化率高、产物选择性好，稳定性好的贵金属负载纳米二氧化钛光催化合成乙二醇的方法。本专利技术是利用贵金属负载纳米二氧化钛(TiO2)为催化剂，在紫外光或可见光照射下，对甲醇-水溶液体系进行光催化氧化，使甲醇一步合成乙二醇。反应路线如下权利要求1.，其特征在于包括如下步骤(1)纳米二氧化钛的制取A 通过溶胶-凝胶法制备出纳米球或纳米棒，将制备出的纳米球或纳米棒在500 1000°C进行2 60小时的焙烧处理，得到纯锐钛矿或纯金红石的纳米球或纳米棒；在 500 1000°C进行0. 1 1. 9小时的焙烧处理，得到锐钛矿和金红石不同比例组成混晶型 的纳米球或纳米棒；B 通过水热法制备出纳米管或纳米棒，将制备出的纳米管或纳米棒在500 1000°C进 行2 60小时的焙烧处理，得到纯锐钛矿或纯金红石的纳米管或纳米棒；在500 1000°C 进行0. 1 1. 9小时的焙烧处理，得到锐钛矿和金红石不同比例组成混晶型的纳米管或纳 米棒；C 将商业P25，在500 1000°C进行2 60小时的焙烧处理，得到纯锐钛矿或纯金红 石的纳米颗粒；在500 1000°C进行0. 1 1. 9小时的焙烧处理，得到锐钛矿和金红石不 同比例组成混晶型的纳米颗粒；(2)按100-500mL反应液lgTiO2,将步骤(1)制备的纳米TW2加入甲醇-水反应液 中，其中甲醇-水反应液中甲醇体积含量为10-100%，同时按负载量为0. l-5wt%加入贵金 属源溶液，在磁力或机械搅拌下抽真空或通入氮气，除去体系中的氧气后，停止抽真空或通 入氮气，开启功率在10-2000W的紫外灯或可见光源进行反应，通过原位光催化将贵金属源 还原负载到纳米TiO2表面，进行光催化甲醇氧化合成乙二醇的反应，反应温度在1-55°C之 间，反应时间在IO-MOh之间。2.如权利要求1所述的，其特 征在于所述的贵金属源为氯钼酸、氯金酸、氯化钯、氯化钌、氯化铑或硝酸银。全文摘要是将P25TiO2纳米颗粒；通过溶胶-凝胶法制备出纳米球或纳米棒；通过水热法制备出纳米管或纳米棒进行焙烧处理，得到纯锐钛矿、纯金红石，或锐钛矿和金红石不同比例组成的混晶型纳米结构的TiO2；将制备的纳米TiO2加入甲醇-水反应液中，同时加入贵金属源溶液，磁力或机械搅拌下抽真空或通入氮气，除去体系中的氧气后，开启功率为10-2000W的紫外灯或可见光源进行反应10-240h；本专利技术具有性质稳定、转化率高、选择性好、价格低廉、环境友好的优点。文档编号B01J23/44GK102070407SQ201110032998公开日2011年5月25日 申请日期2011年1月25日 优先权日2011年1月25日专利技术者卢海强, 张健, 朱珍平, 李莉, 赵江红, 郑剑锋 申请人:中国科学院山西煤炭化学研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种贵金属负载纳米二氧化钛光催化合成乙二醇的方法，其特征在于包括如下步骤：（１）纳米二氧化钛的制取：Ａ：通过溶胶－凝胶法制备出纳米球或纳米棒，将制备出的纳米球或纳米棒在５００～１０００℃进行２～６０小时的焙烧处理，得到纯锐钛矿或纯金红石的纳米球或纳米棒；在５００～１０００℃进行０．１～１．９小时的焙烧处理，得到锐钛矿和金红石不同比例组成混晶型的纳米球或纳米棒；Ｂ：通过水热法制备出纳米管或纳米棒，将制备出的纳米管或纳米棒在５００～１０００℃进行２～６０小时的焙烧处理，得到纯锐钛矿或纯金红石的纳米管或纳米棒；在５００～１０００℃进行０．１～１．９小时的焙烧处理，得到锐钛矿和金红石不同比例组成混晶型的纳米管或纳米棒；Ｃ：将商业Ｐ２５，在５００～１０００℃进行２～６０小时的焙烧处理，得到纯锐钛矿或纯金红石的纳米颗粒；在５００～１０００℃进行０．１～１．９小时的焙烧处理，得到锐钛矿和金红石不同比例组成混晶型的纳米颗粒；（２）按１００－５００ｍＬ反应液：１ｇ　ＴｉＯ↓［２］，将步骤（１）制备的纳米ＴｉＯ↓［２］加入甲醇－水反应液中，其中甲醇－水反应液中甲醇体积含量为１０－１００％，同时按负载量为０．１－５ｗｔ％加入贵金属源溶液，在磁力或机械搅拌下抽真空或通入氮气，除去体系中的氧气后，停止抽真空或通入氮气，开启功率在１０－２０００Ｗ的紫外灯或可见光源进行反应，通过原位光催化将贵金属源还原负载到纳米ＴｉＯ↓［２］表面，进行光催化甲醇氧化合成乙二醇的反应，反应温度在１－５５℃之间，反应时间在１０－２４０ｈ之间。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱珍平，张健，赵江红，卢海强，李莉，郑剑锋，
申请(专利权)人：中国科学院山西煤炭化学研究所，
类型：发明
国别省市：14