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专利号: 2019102913125
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 有机化学〔2〕
更新日期:2023-08-24
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种镍钒磷化物催化剂电催化氧化制取2,5-呋喃二甲酸的方法,其特征在于由恒电流仪控制电压和电流,采用H型电解槽进行反应,阴极室和阳极室容积均为10-50 mL,两个电极室由阳离子交换膜隔开,在阳极室,将镍钒磷化物催化剂作为工作电极,以5-羟甲基糠醛为反应底物溶解在0.1-2.0 mol/L的碱性溶液中作为阳极液;在阴极室,铂片作为对电极,0.1-2.0 mol/L的碱性溶液作为阴极液,在恒温水浴中在温度为20-60℃、电流为5-50 mA,槽电压为1-20 V,进行电催化氧化反应,反应时间0.3-3小时,反应结束后,反应液冷却,使用有机溶剂萃取,得到有机萃取液,取有机层常压精馏得2,5-呋喃二甲酸,其反应方程式如下:;

所述镍钒磷化物催化剂的制备方法包括如下步骤:

1)按投料比,分别取非贵金属镍原料和钒原料溶于30-100mL水中,在室温下超声分散,称为A溶液,非贵金属镍原料为硝酸镍、氯化镍、乙酰丙酮镍或乙酸镍;钒原料为偏钒酸铵、正钒酸钠、偏钒酸钠、偏钒酸钾或五氧化二钒;

2)将步骤1)中的A溶液和泡沫镍载体加入水热釜中,于100-180℃下水热反应3-16小时,反应结束后冷却至室温,取出泡沫镍载体,然后用蒸馏水和乙醇洗涤,再在60℃下真空干燥得到负载型催化剂;

3)将步骤2)干燥后的负载型催化剂置于管式炉内,非金属磷原料加入到管式炉内并置于负载型催化剂的上游,在通入高纯气体的气氛下焙烧,焙烧温度为200-600℃,焙烧时间为0.5-5小时,反应结束后即得到所述镍钒磷化物催化剂。

2.根据权利要求1所述的一种镍钒磷化物催化剂电催化氧化制取2,5-呋喃二甲酸的方法,其特征在于阴极室和阳极室容积均为10-30 mL;阳极液的体积用量以5-羟甲基糠醛物质的量计为5-50 mmol/L。

3.根据权利要求2所述的一种镍钒磷化物催化剂电催化氧化制取2,5-呋喃二甲酸的方法,其特征在于阳极液的体积用量以5-羟甲基糠醛物质的量计为10-20 mmol/L。

4.根据权利要求1所述的一种镍钒磷化物催化剂电催化氧化制取2,5-呋喃二甲酸的方法,其特征在于碱性溶液为氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液、氢氧化镁溶液或氢氧化钙溶液,其浓度为0.1-1.0 mol/L。

5.根据权利要求4所述的一种镍钒磷化物催化剂电催化氧化制取2,5-呋喃二甲酸的方法,其特征在于碱性溶液为氢氧化钾溶液。

6.根据权利要求1所述的一种镍钒磷化物催化剂电催化氧化制取2,5-呋喃二甲酸的方法,其特征在于进行电催化氧化反应时,电流为10-30 mA,槽电压为1-10 V,反应温度为30-

60 ℃,反应时间为0.5-2小时。

7.根据权利要求1所述的一种镍钒磷化物催化剂电催化氧化制取2,5-呋喃二甲酸的方法,其特征在于萃取用有机溶剂为甲苯、二氯甲烷、氯仿或乙酸乙酯。

8.根据权利要求1所述的一种镍钒磷化物催化剂电催化氧化制取2,5-呋喃二甲酸的方法,其特征在于所述镍钒磷化物催化剂的尺寸大小为1 × 1 cm2 - 5 × 5 cm2。

9.根据权利要求8所述的一种镍钒磷化物催化剂电催化氧化制取2,5-呋喃二甲酸的方法,其特征在于所述镍钒磷化物催化剂的尺寸大小为2 × 2 cm2。

10.根据权利要求1所述的一种镍钒磷化物催化剂电催化氧化制取2,5-呋喃二甲酸的方法,其特征在于所述镍钒磷化物催化剂是由泡沫镍载体以及负载于泡沫镍上的镍钒磷化物组成,所述镍钒磷化物在泡沫镍上的负载量为2-3 mg/cm2。

11.根据权利要求1所述的一种镍钒磷化物催化剂电催化氧化制取2,5-呋喃二甲酸的方法,其特征在于:步骤1)中的非贵金属镍原料为硝酸镍,钒原料为偏钒酸铵;

步骤2)过程中水热温度为120-160 ℃,水热时间为6-12小时;

步骤3)中的非金属磷原料为磷酸钠、次磷酸钠、次磷酸钾或磷酸二氢钾;

步骤3)中通入的高纯气体为氮气、氩气或氦气,焙烧温度为200-400 ℃,焙烧时间为1-

2小时。

12.根据权利要求11所述的一种镍钒磷化物催化剂电催化氧化制取2,5-呋喃二甲酸的方法,其特征在于:非金属磷原料为磷酸钠。