[发明专利]δ-MnO2催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种δ‑MnO₂催化剂及其制备方法和应用，δ‑MnO₂催化剂的制备方法包括如下步骤：将高锰酸钾溶于去离子水和乙醇的混合溶液中，并搅拌均匀；将上述混合溶液移至高压釜中，反应后得到沉淀物；所得的沉淀物经抽滤洗涤后干燥，得到δ‑MnO₂催化剂。所制催化剂在以氧气为唯一氧化剂且无溶剂的条件下，可将乙苯高活性且高选择性地氧化为苯乙酮，催化反应效果好，且对环境友好。此外，所公开的催化反应体系具有催化剂制备过程简单、成本低廉且可多次重复使用等特点，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种δ-MnO₂催化剂及其制备方法和应用，属于化学合成技术领域。

背景技术

苯乙酮，作为重要的有机合成中间体，可用于合成医药、农药和染料，也可用作香料中的组分和纤维素醚的溶剂。在传统方法中，苯乙酮主要是通过使用酰卤或酸酐或化学计量的无水氯化铝或均相酸催化剂的傅克酰基化反应来生产的。这种生产过程导致大量高毒性和腐蚀性废物的形成。因此，为寻求经济、清洁和安全的生产方法，需要开发更有效、易于分离、催化剂可重复使用且环境友好的非均相催化体系。

为解决传统方法存在的问题，近年来，采用环境友好的非均相催化体系，进行乙苯催化氧化反应以生产苯乙酮的方法受到广泛的关注。在各类氧化剂中，氧气具有来源广泛、价格便宜且适宜工业化应用等优点，以氧气为氧化剂的乙苯非均相氧化体系是最具工业前景的制苯乙酮方案。但是，分子氧比较稳定，难以直接参与到分子级别的反应过程中，特别是在无溶剂的条件下，故而将乙苯氧化制苯乙酮具有非常大的挑战性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种δ-MnO₂催化剂及其制备方法和应用，催化体系反应条件简单，不添加任何溶剂和添加剂，以氧气作为唯一的氧化剂，对环境友好。

为解决上述技术问题，本发明提供一种δ-MnO₂催化剂的制备方法，包括如下步骤：

将高锰酸钾溶于去离子水和乙醇的混合溶液中，并搅拌均匀；

将上述混合溶液移至高压釜中，反应后得到沉淀物；

所得的沉淀物经抽滤洗涤后干燥，得到δ-MnO₂催化剂。

优选地，所述高锰酸钾、去离子水和乙醇的体积比为1:540:0.45。

优选地，反应温度为140-180 ℃，反应时间为6-12 h。

优选地，干燥温度为60-80 ℃，干燥时间为8-12 h。

上述的制备方法制备得到的δ-MnO₂催化剂。

上述的δ-MnO₂催化剂在乙苯氧化制苯乙酮中的应用。

优选地，将δ-MnO₂催化剂和乙苯加入高压反应釜中，在无溶剂情况下以氧气为氧化剂，反应后制得目标产物苯乙酮。

优选地，所述δ-MnO₂催化剂的用量为乙苯的0.1~0.5 wt.%。

优选地，反应时温度为110~140 ℃，氧气压力为0.4~1.0 MPa，反应时间为3~7 h。

本发明所达到的有益效果：

（1）本发明的δ-MnO₂催化剂的制备方法简单，制备成本低。

（2）本发明的催化体系反应条件简单，不添加任何溶剂和添加剂，以氧气作为唯一的氧化剂，对环境友好。