一種離子液體輔助電催化氧化制備苯酚的方法
【專利摘要】本發(fā)明的一種離子液體輔助電催化氧化制備苯酚的方法，包括以下步驟：在本發(fā)明所述的由陰極室、陰極、陽極室、陽極、陽離子交換膜、整流電源、攪拌器和萃取池組成的電催化氧化系統(tǒng)中，一定濃度的1?乙基3?甲基咪唑三氟乙酸鹽和苯放入陽極室，緩慢滴加雙氧水在陽極液表面，陰極室為蒸餾水，保持一定溫度，在一定的電流密度下反應(yīng)一定時(shí)間。離子液體循環(huán)使用，苯酚用乙醚萃取。由此陽極室中苯酚的選擇性為98％左右，轉(zhuǎn)化率為10％左右。該方法催化效率穩(wěn)定，工藝條件要求低，環(huán)保節(jié)約。
【專利說明】
一種離子液體輔助電催化氧化制備苯酚的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種電催化氧化方法，尤其是涉及一種離子液體輔助電催化氧化制備 苯酚的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 苯酚俗稱石炭酸，外觀為白色或無色結(jié)晶，有特殊氣味和一定的腐蝕性，在空氣中 易變成粉紅色，在室溫下微溶于水、乙醚、氯仿、甘油和二硫化碳，幾乎不溶于石油醚。苯酚 是一種重要的有機(jī)化工原料，是丙烯的重要衍生物之一，主要用于生產(chǎn)酚醛樹脂、己內(nèi)酞 胺、雙酸A、己二酸、苯胺、烷基酚、水楊酸等，此外還可以用作溶劑、試劑和消毒劑等，在合成 纖維、合成橡膠、塑料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、香料、染料以及涂料等方面具有廣泛的應(yīng)用。目前，工業(yè) 生產(chǎn)苯酚的工藝主要有異丙苯法、甲苯-苯甲酸法和磺化法等，其中異丙苯法是最主要的方 法?？紤]苯酚生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境問題，不僅需要改進(jìn)現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝，而且還要開發(fā)新 的合成方法和路線。本發(fā)明主要是在鉑電極和離子液體作用下，通過電催化氧化制取苯酚， 苯溶于離子液體中，反應(yīng)生成的苯酚可通過乙醚萃取，避免在離子液體相中被深度氧化，離 子液體可重復(fù)使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種利用離子液體輔助電催化氧化制備苯酚的方法，可有 效簡(jiǎn)化現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝，進(jìn)一步提高苯酚生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境問題。
[0004] 本發(fā)明的方法是在一個(gè)雙室的電解槽內(nèi)，利用鉑電極和離子液體的催化性能，降 低反應(yīng)活化能，催化氧化苯生成苯酚。具體方法如下：
[0005] 如附圖所示，本發(fā)明由陰極室、陰極、陽極室、陽極、陽離子離子交換膜、整流電源、 攪拌器和萃取池組成的電催化氧化系統(tǒng)，1-乙基3-甲基咪唑三氟乙酸鹽(分子式為[EMM] Tfa)和苯放入陽極室，雙氧水(30%)用流量計(jì)量蠕動(dòng)栗緩慢滴加在陽極液表面，流量控制 在3-7mL/h，陰極室為蒸餾水，在陽極室中設(shè)置一個(gè)可控制速度的攪拌器，溫度為60-90°C。 其特征是以鉑電極為陽極，鈦涂釕惰性電極作為陰極，電流密度為5~1 OA/dm2。離子液體可 以循環(huán)使用，苯酚用乙醚萃取。直流電由一硅整流電源提供，電解槽電壓為1〇.〇~25V，反應(yīng) 時(shí)間為4~8小時(shí)。
[0006] 本發(fā)明的原理反應(yīng)如下：
[0007] 陽極室中的雙氧水首先在陽極失去電子在氧化體系中產(chǎn)生羥基自由基（· 0H)中 間體，然后在鉑電極和離子液體的共同催化作用下，以（· 0H)為主要氧化劑與苯發(fā)生反應(yīng) 生成苯酚，陽極產(chǎn)生的氫離子通過陽離子交換膜進(jìn)入到陰極表面發(fā)生電極反應(yīng)生成氫氣， 其反應(yīng)機(jī)理為：
[0009]陰極：2H++2e-H2
[0010]在上述電催化氧化過程中，以H202在直流電場(chǎng)的作用下電解生成的（· OH)為氧化 劑，原子經(jīng)濟(jì)性高，也無環(huán)境污染，離子液體[EM頂]Tfa既是溶劑又是催化劑，是一條最受青 睞的環(huán)境友好和可持續(xù)發(fā)展的合成路線。
[0011] 本發(fā)明的特點(diǎn)是：
[0012] (1)催化效率穩(wěn)定，氧化劑利用率高達(dá)95%以上，催化電極使用壽命長。
[0013] (2)再生過程易于控制，制備工藝流程簡(jiǎn)單，工藝條件要求低；
[0014] (3)設(shè)備緊湊，再生時(shí)間短，從而可節(jié)約大量的生產(chǎn)費(fèi)用。
【附圖說明】
[0015] 圖為用于本發(fā)明的電催化氧化系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 如附圖所示，陰極室、陰極、陽極室、陽極、陽離子離子交換膜、整流電源、攪拌器和 萃取池組成的電催化氧化系統(tǒng)，以鉑電極為陽極，鈦涂釕惰性電極作為陰極，陽極室加入 4mo 1 /L離子液體1 -乙基3-甲基咪唑三氟乙酸鹽和4mo 1 /L苯的混合溶液，陰極室內(nèi)加入蒸餾 水，溫度75°C，電流密度為8A/dm2，槽電壓為18V。含有30 %的雙氧水自貯液槽利用流量計(jì)量 蠕動(dòng)栗緩慢滴加在陽極液表面，流速控制在6mL/h，在攪拌和離子液體輔助催化作用下，與 苯和雙氧水進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為5小時(shí)，陽極極室產(chǎn)生的氫離離子在電場(chǎng)的作用下，穿過 陽膜進(jìn)入到陰極室中，在陰極表面鼓泡生成氫氣逸出，反應(yīng)停止后把陽極液到入含有乙醚 的萃取池中進(jìn)行苯酚的萃取，離子液體循環(huán)使用，由此陽極室中苯酚的選擇性為98%左右， 轉(zhuǎn)化率為10 %左右。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電催化氧化制備苯酚的方法，其特征在于:在電催化氧化系統(tǒng)中，陽離子交換膜 為均相離子交換膜，鉑電極為陽極，鈦涂釕惰性電極為陰極，苯、離子液體1-乙基3-甲基咪 唑三氟乙酸鹽和雙氧水為原料，通以一定時(shí)間的直流電來制取苯酚，陽極液中的苯酚進(jìn)入 萃取池用乙醚進(jìn)行萃取處理。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其電催化氧化系統(tǒng)特征在于:設(shè)有陽極室、陰極室、 陽離子交換膜、攪拌器、整流電源和萃取池，鉑電極為陽極，鈦涂釕惰性電極為陰極。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:溫度為60-90°C，電流密度為5~IOA/ dm2,槽電壓為10~25V，反應(yīng)時(shí)間為4~8小時(shí)。
【文檔編號(hào)】C25B3/02GK105951121SQ201610392268
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年5月27日
【發(fā)明人】杜榮斌, 劉濤, 夏宏宇, 徐衡, 王鈞偉
【申請(qǐng)人】安慶師范大學(xué)