Nb2O5催化剂的制备及光催化环己烷选择氧化性能的研究
2021-06-30何洁丽
陈 梅,罗 佳,何洁丽
(大理大学药学院,云南大理 671000)
环己烷选择氧化生成环己酮和环己醇(其混合物统称KA油)是饱和C—H氧化领域中最重要的反应之一。环己酮和环己醇分别是合成己内酰胺和己二酸的中间体,而己内酰胺和己二酸是生产尼龙的重要原料。由于环己烷的C—H键能大(406 kJ∕mol),化学性质稳定,因此环己烷选择性氧化需在高温、高压等严苛的条件下进行〔1〕。另一方面,由于环己烷氧化过程极易产生副产物,因此通常为了获得较高的KA油选择性,需要控制环己烷的转化率。例如,目前工业上选择氧化环己烷,以可溶性钴盐为催化剂,在O2(2 MPa)、160℃的反应条件下,为了获得80%左右KA油选择性,环己烷的转化率通常控制在4%~6%〔1〕。Hong等〔2〕以VAlPO4为催化剂,O2(0.1 MPa),353 K,反应4 h,KA油的选择性高达97.2%,但环己烷的转化率仅为6.8%。环己烷氧化常用的氧化剂主要是分子氧和过氧化氢(H2O2)〔3〕。H2O2的O—O键能约为氧气O—O键能的1∕3,更容易断裂产生活性自由基,因此,H2O2选择氧化环己烷条件更温和。例如,Simões等〔4〕采用(TBA)4HPW11FeO39(H2O2)为催化剂,80℃反应9 h,获得了76%的环己烷转化率,环己酮、环己醇和反应中间体环己基过氧化氢(CHHP)的选择性分别为13%、6%和57%。Busa等〔5〕报道了salicylaldiminato-Cu(Ⅱ)为催化剂,室温反应36 h,获得了19.54%和8.21%的环己醇和环己酮的收率。解决传统工业氧化路径能耗高、效率低、存在大量金属离子污染等缺点,开发更为清洁环保、能效高、选择性高的环己烷绿色氧化路线,一直是催化选择氧化中具有挑战意义的研究课题。
近年来,光催化技术,特别是可见光响应的光催化材料研究取得了很大进展,开发温和条件下高效可见光响应光催化选择性氧化环己烷,有望为环己烷氧化提供一条理想途径。……
