本申請屬于催化劑制備領(lǐng)域，特別涉及一種用于苯胺氧化制苯醌的催化劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、苯醌是一種含有兩個羰基基團(tuán)的有機(jī)化合物，化學(xué)式為c6h4o2，由于π電子共軛作用，苯醌分子的兩個酮基團(tuán)使得苯醌具有芳香性，這種結(jié)構(gòu)賦予了苯醌獨(dú)特的性質(zhì)。苯醌是一類用途廣泛的重要有機(jī)化合物，由于其獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，苯醌在化學(xué)、生物化學(xué)、材料科學(xué)和制藥等各個領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。
2、苯醌的重要性在于它在氧化還原化學(xué)中的作用。由于羰基的存在，它很容易發(fā)生氧化和還原反應(yīng)，使它成為一個強(qiáng)大的電子受體和供體。這些反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移機(jī)制涉及兩個電子和兩個質(zhì)子的可逆加成，促使苯醌和對苯二酚通過氧化和還原反應(yīng)互相轉(zhuǎn)化，這種氧化還原能力在各種領(lǐng)域得到利用，特別是在電池和燃料電池等能量存儲系統(tǒng)中。苯醌的應(yīng)用范圍廣泛，涉及多個行業(yè)。在工業(yè)部門，它作為染料和顏料生產(chǎn)的前體；通過參與聚合反應(yīng)，苯醌有助于各種聚合物和塑料的合成。此外，它的抗氧化特性使其成為保存食品和化妝品的添加劑，以確保產(chǎn)品的穩(wěn)定性和保質(zhì)期；在生物學(xué)領(lǐng)域，苯醌在生物氧化還原反應(yīng)中起著至關(guān)重要的作用，它作為酶促反應(yīng)的輔助因子，促進(jìn)電子轉(zhuǎn)移和催化必要的生化過程，同時苯醌及其衍生物表現(xiàn)出良好的抗菌和抗癌特性，使其成為制藥應(yīng)用的潛在候選者。
3、苯醌的合成有多種途徑，現(xiàn)有的苯醌制造方法有傳統(tǒng)氧化法、氧化烷基苯法、過渡金屬催化劑法、酶催化法、生物質(zhì)轉(zhuǎn)化法以及光催化法，其中傳統(tǒng)氧化法依然是主流制備方法，傳統(tǒng)氧化法是通過催化劑將苯酚或苯胺氧化生成苯醌，目前苯胺氧化制苯醌所使用的催化劑主要有鈦硅分子篩催化劑、含碳納米管的有機(jī)硒催化劑、過渡金屬羥基磷酸鹽催化劑、離子液體催化劑。催化劑的選擇對提高反應(yīng)速率和產(chǎn)物選擇性至關(guān)重要，傳統(tǒng)的催化劑存在在實(shí)際應(yīng)用中存在一些缺點(diǎn)，如制備過程復(fù)雜、成本較高、環(huán)境污染等問題，影響了苯醌的產(chǎn)量和質(zhì)量。因此，開發(fā)一種高效、穩(wěn)定的催化劑是當(dāng)前亟待解決的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種用于苯胺氧化制苯醌的催化劑及其制備方法。該催化劑將錳氧化物和釩氧化物負(fù)載到氧化鋁上，并引入金屬鈰離子以提高催化劑的性能。在-1～-1.5kpa的負(fù)壓環(huán)境，65℃的反應(yīng)溫度，反應(yīng)時間6小時，轉(zhuǎn)化率100％，選擇性93％，與現(xiàn)有技術(shù)相比，該催化劑在苯胺氧化制苯醌過程中具有顯著的優(yōu)勢，能夠顯著提高反應(yīng)速率和產(chǎn)物選擇性，能夠在相對低溫的條件下反應(yīng)，降低生產(chǎn)成本和能源消耗。
2、本申請?zhí)峁┮环N用于苯胺氧化制苯醌的催化劑的制備方法，包括以下步驟：s1、將氧化鋁粉末與水混合，攪拌均勻，以形成氧化鋁陶瓷漿料；
3、s2、向s1所得漿料中依次加入二氧化錳、五氧化二釩、鋁溶膠膠粘劑和二氧化鈰；
4、s3、將s2所得混合物置于低溫-25℃～-15℃環(huán)境中冷凍2～5小時；
5、s4、將s3所得冷凍的混合物轉(zhuǎn)移到凍干機(jī)中，并在10-15min內(nèi)降低壓力至真空度30～50pa，直至樣品結(jié)為干燥塊狀；
6、s5、樣品結(jié)為干燥塊狀后，在真空度10～20pa的氮?dú)夥諊吕^續(xù)干燥至殘余水分去除；
7、s6、將s5所得產(chǎn)物放入燒結(jié)設(shè)備中，控制燒結(jié)溫度400～550℃，控制燒結(jié)時間為2-5小時，燒結(jié)完成后，在燒結(jié)設(shè)備中自然冷卻至室溫，得到用于苯胺氧化制苯醌的催化劑。
8、更進(jìn)一步，步驟s1所述氧化鋁粉末與去離子水的重量比為5：10-18。
9、更進(jìn)一步，步驟s2所述二氧化錳純度≥99.5％，顆粒大小為1-3微米。
10、更進(jìn)一步，步驟s2所述五氧化二釩純度≥99.0％，顆粒大小為2-5微米。
11、更進(jìn)一步，步驟s2所述二氧化錳、五氧化二釩、鋁溶膠膠粘劑、二氧化鈰、氧化鋁的重量比為3-7：3-7：1-5：1-5：8。
12、本發(fā)明的有益效果為：
13、在苯胺氧化制苯醌的過程中，本申請?zhí)峁┑拇呋瘎┠軌驅(qū)崿F(xiàn)100％的轉(zhuǎn)化率和高達(dá)93％的選擇性，在壓力-1～-1.5kpa、反應(yīng)溫度65℃、反應(yīng)時間6小時的反應(yīng)條件下，幾乎所有的苯胺都被轉(zhuǎn)化成了苯醌，且副產(chǎn)品極少，這種高效的轉(zhuǎn)化率和選擇性大大提高了反應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益，因?yàn)闇p少了對昂貴原料的浪費(fèi)，并降低了副產(chǎn)品處理的成本。此外，高選擇性還有助于簡化產(chǎn)物的分離和純化步驟，進(jìn)一步提升了整體流程的效率。
14、傳統(tǒng)的催化劑制備方法往往會產(chǎn)生大量的廢棄物，并且需要使用有毒或有害的化學(xué)品。相比之下，本申請?zhí)峁┑拇呋瘎┎捎美鋬龈稍锓ㄖ苽?，以水作為造孔劑，這樣不僅減少了對環(huán)境的污染，還簡化了制備過程。這種方法不僅降低了生產(chǎn)過程中的能耗，還減少了對環(huán)境的影響，符合當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展的趨勢。更重要的是，這種制備方法減少了對環(huán)境的負(fù)面影響，有助于實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)的目標(biāo)，即設(shè)計化學(xué)產(chǎn)品和過程，以減少或消除對人類健康和環(huán)境的危害。
15、本申請?zhí)峁┑拇呋瘎┑闹苽浞椒ê唵?、高效，并且所需原料易得。這種簡單性意味著即使是在資源有限的情況下，也能較為容易地制備出高質(zhì)量的催化劑。此外，催化劑的高活性和選擇性也有助于減少原料消耗和副產(chǎn)品的生成，從而進(jìn)一步降低了成本。
16、本申請?zhí)峁┑拇呋瘎┰?5℃和-1～-1.5kpa的反應(yīng)條件下就能實(shí)現(xiàn)高效的催化反應(yīng)，這意味著可以使用更為簡單的反應(yīng)設(shè)備和更為便宜的反應(yīng)器材料，并且減少了對能源的需求，這不僅降低了生產(chǎn)成本，還有助于減少溫室氣體排放，對環(huán)境保護(hù)產(chǎn)生積極影響。
1.用于苯胺氧化制苯醌的催化劑的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于苯胺氧化制苯醌的催化劑的制備方法，其特征在于：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于苯胺氧化制苯醌的催化劑的制備方法，其特征在于：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于苯胺氧化制苯醌的催化劑的制備方法，其特征在于：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于苯胺氧化制苯醌的催化劑的制備方法，其特征在于：