[发明专利]一种电催化甲醛制1，2-丙二醇的方法

说明书

本发明提供了一种电催化甲醛制1，2‑丙二醇的方法，包括以下步骤：以富氧石墨烯作为电催化剂，对甲醛进行电化学反应，得到1，2‑丙二醇。本发明采用富氧石墨烯作为催化材料，可大大提高反应活性，并且具有较好的催化稳定性，成本较低。实验结果表明，上述富氧石墨烯催化剂可以高效地在pH＝7的缓冲溶液中将甲醛电化学还原为1，2‑丙二醇，在相对标准氢电极‑0.8V过电位下产1，2‑丙二醇的法拉第效率达到27.4％，有效电流密度达到13.7毫安/平方厘米。

技术领域

本发明涉及电催化技术领域，尤其涉及一种电催化甲醛制1，2-丙二醇的方法。

背景技术

电催化小分子转化例如水分解反应以及电化学氧气和二氧化碳还原反应等为解决全球能源短缺和相关环境问题提供了有前景的解决方案。而甲醛是一种广泛运用于工业中的有机小分子，其具有原料来源多、合成要求低、价格便宜等特点。如何加工甲醛成为高附加值产物一直是工业上研究的重点，电催化甲醛转化反应已经有了一定的研究，乙二醇是常见产物，1,2-丙二醇一般是作为效率较低的副产物形式存在，然而1,2-丙二醇是比乙二醇更有商业价值的有机小分子，如果能运用电能这种可再生能源，通过电还原偶联反应直接由甲醛制备1,2-丙二醇，就可以减少以石油为原料制1,2-丙二醇的传统合成工艺过程中由于高温高压条件导致的能源消耗问题，从而实现绿色环保的1,2-丙二醇可持续生产路线。因此调控催化剂结构来稳定中间物种，促进碳-碳耦联，使用甲醛高效电还原生产1,2-丙二醇将是一个非常有意义的研究方向。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种电催化甲醛制1，2-丙二醇的方法，具有较高的反应活性。

为达到上述目的，本发明提供了一种电催化甲醛制1，2-丙二醇的方法，包括以下步骤：

以富氧石墨烯作为电催化剂，对甲醛进行电化学反应，得到1，2-丙二醇。

本发明所述的富氧石墨烯比商用石墨烯或氧化石墨烯具有更多表面含氧官能团。

本发明优选的，所述富氧石墨烯通过石墨烯经浓硝酸处理得到。

浓硝酸处理可以使商业石墨烯或商业氧化石墨烯表面含氧物种增多。

进一步优选的，所述富氧石墨烯按照以下方法制备：

将石墨烯在浓硝酸中超声分散均匀，然后离心得到沉淀，所述沉淀经洗涤干燥后，得到富氧石墨烯。

本发明对所述石墨烯的来源并无特殊限定，可以为一般市售的商用石墨烯。

所述超声分散的时间优选为20～24h，更优选为24h。

所述洗涤优选为去离子水洗涤，所述洗涤的次数优选为3～5次。

所述干燥优选为冷冻干燥。

本发明优选的，所述石墨烯与浓硝酸的用量比例优选为20毫克：20毫升。

所述浓硝酸的浓度优选为65wt％～68wt％。

本发明优选的，所述电化学反应的阴极电解液为含甲醛的pH＝7的磷酸缓冲溶液。

所述磷酸缓冲溶液中的磷酸盐优选为KH₂PO₄和K₂HPO₄·3H₂O。

所述磷酸盐的浓度优选为0.5摩尔/升。

本发明优选的，所述电化学反应的阳极电解液为pH＝7的磷酸缓冲溶液。

所述磷酸缓冲溶液中的磷酸盐优选为KH₂PO₄和K₂HPO₄·3H₂O。