MIL-100(Fe)在苯的光催化羥化制苯酚中的應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于光催化技術領域，具體涉及到一種Fe基金屬-有機框架材料MIL-1OO(Fe)，在以H2O2為氧化劑及可見光激發(fā)下實現(xiàn)苯的羥化制苯酚中的應用。
【背景技術】
[0002]苯酚是一種重要的化工中間體，其用途非常廣泛。進入21世紀，隨著工業(yè)化和現(xiàn)代化進程的不斷加快，苯酚的消耗量也急劇增加。然而目前工業(yè)上生產(chǎn)的苯酚嚴重不足，難以滿足日益增長的需求。工業(yè)生產(chǎn)以異丙苯法為主，通過三步合成苯酚，該方法具有原材料廉價的優(yōu)點，但是伴隨有污染嚴重、能量消耗大和產(chǎn)生幾乎等摩爾量的副產(chǎn)物的缺點。因此，為了解決這些缺點以及滿足社會對苯酚的需求和經(jīng)濟環(huán)境的要求，開發(fā)新型、清潔的苯酚合成方法已迫在眉睫。如何開發(fā)新型、清潔的苯酚合成方法以及有效地降低能源消耗和環(huán)境污染，引起世界各國科學家們的廣泛關注。到目前，很多具有催化羥化苯生成苯酚的催化劑被開發(fā)出來，特別是摻雜Fe的無機材料，它們?yōu)榇龠M苯酚的合成提供了新思路。然而，這些催化劑中的大多數(shù)都需要在加熱條件下才具有催化活性。這不僅需要巨大的能耗，如化石燃料的消耗，而且還加重了環(huán)境污染。如果能用一種清潔廉價的能源來代替化石燃料，這將有利于不可再生能源的節(jié)約和環(huán)境污染的降低。
[0003]太陽能是一種清潔可再生能源，利用太陽能驅動化學反應被視為是一種具有巨大潛力的技術，因此受到了國內外科學家的高度關注。近年來發(fā)展起來的光催化是一種能直接利用太陽能轉化為化學能的技術，具有綠色環(huán)保，無二次污染的特點。金屬-有機框架材料(MOFs)由于具有比表面積大、暴露的活性位點多、結構易調控以及化學穩(wěn)定性好等特點，作為催化劑逐漸被用于多相催化體系。又由于其金屬-氧簇可看作無機半導體，配體可作為納米天線，這使得MOFs有望在光催化領域發(fā)揮重要作用。如果能結合MOFs材料的特點和在光催化方面的作用應用于苯的羥化，這將給苯酚生產(chǎn)帶來新的希望。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供MIL-100 (Fe)在苯的光催化羥化制苯酚中的應用。以地殼含量豐富的Fe元素構成的金屬-有機框架材料MIL-100 (Fe)為光催化劑，應用于苯的光催化羥化制苯酚的反應。產(chǎn)物選擇性高，體系穩(wěn)定性好，實驗操作簡便易行，具有廣闊的應用前景。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
所述的MIL-100 (Fe)應用于苯的可見光催化羥化制苯酚。所述的反應體系以H2O2為氧化劑，MIL-100 (Fe)為光催化劑。
[0006]所述的光催化劑MIL-100 (Fe)通過水熱法合成。其合成步驟為:分別將摩爾比為
1.2:1-1.5:1 的 Fe (NO3) 3.9H20、H3BTC 加入 5mL H2O 中，攪拌 10~15min 后得到懸濁的混合液，將該懸濁混合液轉移到10mL的水熱釜中，在160~180°C下反應12h。過濾得到固體，洗滌烘干。
[0007]本發(fā)明的顯著優(yōu)點在于:
(I)本發(fā)明首次將MIL-100 (Fe)應用于可見光催化苯的羥化制苯酚。
[0008](2)本發(fā)明的可見光催化苯的羥化制苯酚體系較傳統(tǒng)苯酚合成方法節(jié)約能耗，降低環(huán)境污染以及選擇性更高。
[0009](3)本發(fā)明的實驗操作方法簡單易行，有利于大規(guī)模的推廣。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的催化劑MIL-100 (Fe)的X射線衍射(XRD)圖。
[0011]圖2是本發(fā)明的催化劑MIL-1OO(Fe)的紫外-可見漫反射圖。
[0012]圖3是本發(fā)明的以MIL-100 (Fe)為催化劑光催化羥化苯生成苯酚的轉化率-時間曲線:曲線(a)有催化劑和光照的條件下苯羥化轉化情況；曲線(b)是光催化反應4h后過濾催化劑后苯羥化轉化情況；曲線(c，d)是無催化劑或無光照條件下苯羥化轉化情況。
【具體實施方式】
[0013]以下是本發(fā)明的幾個實施例，進一步說明本發(fā)明，但是本發(fā)明不僅限于此。
[0014]實施例1 MIL-1OO(Fe)光催化劑的制備
分別將摩爾比為 1.2:1-1.5:1 的？6(勵3)3*9!120、!^1'(:加入51^ H2O 中，攪拌 10~15min后得到懸濁的混合液，將該懸濁混合液轉移到10mL的水熱釜中，在160~180°C下反應12h。過濾得到固體，洗滌烘干。圖1展示了本發(fā)明的可見光催化劑MIL-1OO(Fe)的X射線衍射(XRD)圖，從圖中可以發(fā)現(xiàn)制備的MIL-1OO(Fe)為純相。圖2展示了本發(fā)明的可見光催化劑MIL-1OO(Fe)的紫外-可見漫反射圖，從圖中可看到MIL-1OO(Fe)的吸收帶邊延伸至600nm，可以有效的吸收可見光。
[0015]實施例2
MIL-1OO(Fe)光催化劑苯羥化制苯酚
將制備的Fe基金屬-有機框架材料MIL-100 (Fe)用作光催化劑羥化苯，稱取1mg催化劑加入2mL乙腈、2mL水、44 μ L苯，再攪拌下逐滴加入42 μ LH2O2 (30wt%)。然后開啟光源進行光催化反應，產(chǎn)物使用氣相色譜檢測。實驗使用的光源為300 W氙燈，使用濾光片以保證入射光為可見光(420 nm< λ <800 nm)。苯的轉化情況如圖3所示，從圖上可以看出在有催化劑時，苯在光照8h后轉化率達到20.1% (曲線a)，在光催化反應4h后過濾催化劑后，苯的轉化率基本不變(曲線b)，而在沒有加催化劑或不光照條件下，苯的轉化率基本為零(曲線c，d)o因此，MIL-100 (Fe)具有高效的光催化苯羥化性能。
[0016]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【主權項】
1. LMIL-1OO(Fe)在苯的光催化羥化制苯酚中的應用，其特征在于:所述的MIL-100 (Fe)應用于苯的光催化羥化制苯酚。
2.根據(jù)權利要求1所述的應用，其特征在于:所述的MIL-1OO(Fe)應用于可見光催化羥化苯制備苯酚。
3.根據(jù)權利要求2所述的應用，其特征在于:所述的反應體系以H2O2為氧化劑。
【專利摘要】本發(fā)明公開了MIL-100(Fe)在苯的光催化羥化制苯酚中的應用，屬于光催化技術領域。MIL-100(Fe)是一種以地殼含量豐富的Fe元素構成的金屬-有機框架材料。本發(fā)明首次將MIL-100(Fe)作為光催化劑應用于羥化苯制苯酚，并且解決現(xiàn)有技術中采用三步法合成苯酚中的能耗高、選擇性低以及產(chǎn)生等摩爾量副產(chǎn)物等問題。本發(fā)明工藝簡單，成本低，符合實際生產(chǎn)需要，具有較大的應用潛力。
【IPC分類】B01J31-22, C07C39-04, C07C37-60
【公開號】CN104844423
【申請?zhí)枴緾N201510153381
【發(fā)明人】李朝暉, 王登科
【申請人】福州大學
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年4月2日