[发明专利]一种二甲基亚砜的制备方法及其使用的催化剂和催化剂组合物

说明书

技术领域

    本发明涉及有机合成化学领域，更具体地，涉及一种二甲基亚砜的制备方法

及其使用的催化剂和催化剂组合物。

背景技术

二甲基亚砜(Dimethyl sulfoxide或DMSO)，是分子式为(CH₃)₂SO的化学物质，为重要的极性非质子溶剂，其对化学反应具有特殊溶媒效应和对许多物质的溶解特性，被称为“万能溶媒”。其在石油、化工、医药、电子、印染、塑料、合成纤维等行业都有广泛应用。近年来，它作为防冻剂、刹车油、稀有金属提取剂等新用途也在日益扩展。

二甲基亚砜生产主要以甲醇和二硫化碳或硫化氢为原料合成二甲基硫醚，再经氧化剂氧化生成二甲基亚砜。

由于所用氧化剂和氧化方法不同，二甲基亚砜有不同的生产工艺。现有工艺包括使用γ-Al₂O₃作催化剂，与二氧化氮或硝酸氧化得二甲基亚砜。CN1887422A用四氧化二氮气化生成的二氧化氮气体，进入二甲基硫醚的氧化反应器作为催化剂使用。该发明优化了之前采用亚硝酸钠与浓硫酸在反应釜中直接生成二氧化氮与一氧化氮混合气体催化硫醚氧化的工艺，减少了环境污染与副反应的发生，但是氮氧化物同样会对设备腐蚀，容易泄露，后处理时需要处理酸性废水等，不符合清洁生产条件。也有使用二甲硫醚与双氧水反应生产二甲基亚砜，对环境无污染，但是双氧水价格较高，用量大，有一定安全隐患，不适合大规模生产。还有使用臭氧作氧化剂的，价格便宜，提纯简单，但是原料转化率太低，只有不到30%。CN1397533A利用溶胶-凝胶方法固载的过渡金属络合物催化剂，用空气作氧化剂，能使反应在很温和的条件进行，但是需要加入异戊醛作还原剂，导致成本过高。CN102161633A使用硝酸铈空气氧化硫醚，虽然转化率及选择性都不错，但是后处理需要萃取以及硅胶柱分离，不适合工业化生产。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题是，为了克服现有技术的上述不足，提供一种一种催化剂。该催化剂具有高效、绿色环保等优点，能够回收并重复套用，能以空气或氧气为单一氧化剂，在较温和的条件下催化氧化二甲基硫醚制备二甲基亚砜，并且实现零排放。

本发明所要解决的次要技术问题是，提供所述催化剂的制备方法。

本发明所要解决的另一技术问题是，提供一种催化剂组合物。

本发明所要解决的再一技术问题是，提供一种催化剂组合物的制备方法。

本发明所要解决的再一技术问题是，提供一种二甲基亚砜的制备方法。

本发明所要解决的上述技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种催化剂，其通式为aFe₂O₃·bCuO·cMnO₂·dRuO₂·eRh₂O₃·fAl₂O₃；其中a、b、c独立选自0~15，d、e、f独立选自0.01~10。

作为一种优选方案，a、b、c独立选自0~5，d、e、f独立选自0.05~3。

最为一种进一步优选方案，a选自0~3，b选自0~1，c选自0~2，d选自0.05~0.5，e选自0.05~0.2，f选自0.5~1。

最为一种最优选方案，a选自1~3，b选自0.5~1，c选自0.5~2，d选自0.05~0.1，e选自0.05~0.1，f选自0.5~1。

一种制备上述催化剂的方法，包括如下步骤：按所需制备的催化剂aFe₂O₃·bCuO·cMnO₂·dRuO₂·eRh₂O₃·fAl₂O₃的摩尔比例，称取三氧化二铁、氧化铜、二氧化锰、氧化钌、氧化铑、氧化铝，混匀后在50~500℃下焙烧0.5~24小时，冷却得到。

作为一种优选方案，上述焙烧温度为100~400℃，焙烧时间为0.5~10小时。

一种催化剂组合物，包含上述催化剂和光敏剂，所述催化剂与光敏剂的质量比为1:0.1~10。

光敏剂为可吸收一定波长的光能，把光能传递到一些对光不敏感的反应物上，提高其反应活性的物质。

作为一种优选方案，所述的所述催化剂与光敏剂的质量比为1:0.1~5。

作为一种最优选方案，所述的所述催化剂与光敏剂的质量比为1:0.1~1。