取代芳烃电解氧化产物的GC-MS分析(Ⅰ)

采用 GC- MS方法分析了两种取代芳烃直接电解氧化的产物; 从对伞花烃电解氧化产物中鉴定出 10种主要成分, 从对二甲苯电解氧化产物中鉴定出 8种主要成分; 根据成分鉴定和含量测定结果, 提出了以获取目标产物枯茗醛和对甲基苯甲醛为目的的电解氧化反应要求.     

取代芳烃电解氧化产物的GC-MS分析（I）

采用GC-MS方法分析了两种取代芳烃直接电解氧化的产物；从对伞花烃电解氧化产物中鉴定出10种主要成分，从对二甲苯电解氧化产物中鉴定出8种主要成分；根据成分鉴定和含量测定结果，提出了以获取目标产物枯茗醛和对甲基苯甲醛为目的的电解氧化反应要求。     

甲苯异构体在石墨电极上的直接电氧化

通过循环伏安法、电化学原位红外光谱和恒电位电解法研究了甲苯异构体在0.05 mol/L硫酸体系中的直接电氧化行为. 结果表明, 对甲氧基甲苯、对甲基甲苯、对氯甲苯和对叔丁基甲苯4种含不同取代基的甲苯异构体具有相似的电氧化行为, 均在1710 cm^-1左右出现向下的羰基伸缩振动峰(υ_C=O), 在1130 cm^-1左右出现向上的甲基消耗峰. 通过气相色谱-质谱法(GC-MS)对恒电位电解产物进行检测, 进一步证实了在石墨电极、硫酸水溶液体系中甲苯异构体直接电氧化主要产物为相应的芳香醛, 40 ℃时, 对甲氧基苯甲醛的产率为70.9%.     

对叔丁基甲苯选择性氧化制对叔丁基苯甲醛催化剂研究--助剂T1的添加对催化剂结构及反应性能的影响

对叔丁基苯甲醛是香精香料及其它食用化工行业的重要原料 ,采用对叔丁基甲苯气相选择性氧化制对叔丁基苯甲醛可以克服对叔丁基苯甲醛生产过程中设备腐蚀严重、污染环境、工艺落后繁琐等缺点 ,所以一直是广大科技工作者十分关注的研究课题。迄今为止 ,国内外学者已有不少关于甲苯气相选择性氧化制苯甲醛的报道[1～ 3] ,但关于对叔丁基甲苯选择性氧化制对叔丁基苯甲醛的研究几乎未见报道。本文考察了在Ｖ -Ｃｓ -Ｃｕ体系催化剂上引入助剂Ｔ1后对催化剂反应性能的影响 ,结果发现助剂Ｔ1的添加对于提高对叔丁基苯甲醛的选择性具有明显的促进作…     

对叔丁基甲苯的直接电解氧化

由对叔丁基甲苯合成对叔丁基苯甲醛,主要有化学氧化法、空气(或氧气)催化氧化法和电化学氧化法。化学氧化法通常使用二氧化锰作氧化剂,在浓硫酸中氧化合成对叔丁基苯甲醛。此法的主要缺点是产生大量的硫酸锰,需回收处理。另外,浓硫酸介质腐蚀设备且对环境有一定影响。空气催化氧化     

气相色谱法测定甲苯氧化产物中的甲苯及苯甲醛

采用以氢火焰离子化检测器的气相色谱法,对甲苯气相氧化制备苯甲醛产物中的甲苯及苯甲醛进行了鉴定和定量分析,确定了色谱条件和各组分的重量校正因子,该法操作简单,速度快,精度高。     

太阳能热电耦合合成苯甲酸

通过恒电位电解甲苯实现了苯甲酸的太阳能热电耦合合成, 考察了电极材料、 反应温度及电解电压对苯甲酸合成的影响. 采用气相色谱、 红外光谱和紫外光谱对电解产物进行分析检测, 证实了太阳能热电氧化甲苯的主要产物为苯甲酸. 实验结果表明, 以石墨作为阳极材料, 反应温度为90 ℃, 电解电压为2.0 V时, 氧化甲苯合成苯甲酸的产率可达51.6%.     

在线超声成对电合成苯甲醛和丁二酸

将间接电合成苯甲醛与电还原马来酸制备丁二酸的过程有机结合, 构建了一个新的成对电解体系, 即在隔膜电解槽中, 以纯Pb为阴极, PbO₂/Pb为阳极, 硫酸溶液为介质, 在施加超声波的条件下, 阳极氧化Ce³⁺为Ce⁴⁺, 阴极还原马来酸生成丁二酸; 同时, 在槽外采用Ce⁴⁺氧化甲苯生成苯甲醛. 实验结果表明, 阴极和阳极电解的平均电流效率分别为92.71%和87.81%, 总的电流效率高达180.52%; 且Ce⁴⁺槽外氧化甲苯为苯甲醛的收率为95.78%, 马来酸电还原为丁二酸的转化率为92.09%; 电解的槽电压与单一电解氧化Ce³⁺相比降低了0.25 V.     

环境湿度对TiO2/活性炭纤维气-固光催化氧化甲苯的影响

在恒温控湿的环境舱中,以自制的TiO2/ACF(活性炭纤维)为光催化剂,研究了环境湿度对甲苯光催化降解过程的影响.通过N2吸附和扫描电子显微镜分别对TiO2/ACF光催化剂的孔径结构和形貌特征进行了表征;利用GC-MS和GC-FID对甲苯光催化过程中生成的中间产物进行了定性及定量分析.结果表明,环境舱中相对湿度增大,甲苯光催化转化率提高;不同相对湿度下,积累在光催化剂表面的中间产物种类相同,但支链氧化产物(苯甲醇、苯甲醛和苯甲酸)的积累量远多于苯环氧化产物(甲酚和对甲基苯酚)的积累量;随环境相对湿度的增大,苯甲醛在光催化剂表面的积累量减小,其余中间产物的积累量均有不同程度的增加.这说明水分子在甲苯光催化过程中起重要作用,相对湿度不仅影响甲苯的光催化转化效率,还影响其光催化转化的过程.尽管在各湿度条件下,支链氧化都是甲苯光催化降解的主要途径,但环境湿度增大更有利于苯环氧化途径的进行.讨论了水蒸气在甲苯光催化氧化过程中的作用机理.     

对溴苯甲醛的间接电化学合成

以硫酸为介质,利用电解MnSO4生成Mn3+将对溴甲苯氧化为对溴苯甲醛;通过设计有机氧化正交实验L9(33),对电解氧化条件进行了优化.优化电解条件为:硫酸浓度6.5 mol/L、对溴甲苯与Mn3+摩尔比1∶4、电解时间6 h、合成时间3 h、温度65℃;相应的电流效率可达75.36%,对溴苯甲醛的产率可达75.47%.所采用的间接电化学合成工艺路线简单,使用后的媒质可以再生循环使用,符合绿色生产的要求.     

碱性溶液中苯甲醇的选择性电催化氧化研究

采用循环伏安法和恒电流电解法, 以铂、镍、铜电极为工作电极, 研究了苯甲醇在碱性溶液中的电氧化行为. 用GC-MS和HPLC检测恒电流电解产物, 在镍电极上苯甲醇可选择性地氧化为苯甲醛; 在铂电极上主要产物为苯甲酸; 在铜电极上则有苯甲酸和苯甲醛两种产物. 通过循环伏安探讨了扫描速度、底物浓度及温度等因素对镍电极上电化学行为的影响. 实验结果表明, 在镍电极上苯甲醇的氧化反应为不可逆反应, 受吸附步骤控制, 其反应的活化能E_a为39.72 kJ•mol^－1. 采用原位红外光谱法研究了碱性溶液中苯甲醇在镍电极上的反应机理, 同时也进一步证实了其氧化产物为苯甲醛.     

环境湿度对TiO2借性炭纤维气．固光催化氧化甲苯的影响

在恒温控湿的环境舱中，以自制的TiO2／ACF（活性炭纤维）为光催化剂，研究了环境湿度对甲苯光催化降解过程的影响．通过N2吸附和扫描电子显微镜分别对TiO2／ACF光催化剂的孔径结构和形貌特征进行了表征；利用GC—MS和GC—FID对甲苯光催化过程中生成的中间产物进行了定性及定量分析．结果表明，环境舱中相对湿度增大，甲苯光催化转化率提高；不同相对湿度下，积累在光催化剂表面的中间产物种类相同，但支链氧化产物（苯甲醇、苯甲醛和苯甲酸）的积累量远多于苯环氧化产物（甲酚和对甲基苯酚）的积累量；随环境相对湿度的增大．苯甲醛在光催化剂表面的积累量减小，其余中间产物的积累量均有不同程度的增加．这说明水分子在甲苯光催化过程中起重要作用，相对湿度不仅影响甲苯的光催化转化效率，还影响其光催化转化的过程．尽管在各湿度条件下，支链氧化都是甲苯光催化降解的主要途径，但环境湿度增大更有利于苯环氧化途径的进行．讨论了水蒸气在甲苯光催化氧化过程中的作用机理．     

助剂的引入对多组分V-Cs-Cu-Tl催化剂反应性能的影响

在钒基催化剂上考察了助剂铯、铜、铊的引入对制取对叔丁基甲醛的反应性能的影响,并用扫描电镜、ICP等技术对其进行了表征。实验结果表明添加剂铯后,目的产物对叔丁基苯甲醛的选择性提高,而对叔丁基甲苯的转化率影响不大;添加铜后对反应活性和选择性提高都有利;添加铊后的催化剂反应性能更优于添加其它助剂,获得了转化率大于12mol%、选择性大于80mol%的好结果,该催化剂稳定运转365小时后催化性能保持不变,是一种很有工业应用前景的催化剂。     

钛嫁接介孔分子筛Ti-HMS的合成、表征与催化性能

 以有机金属二氯二茂钛作为Ti源,以HMS作为载体,采用嫁接法合成了一系列不同载Ti量的Ti-HMS.HMS的模板剂通过600 ℃焙烧或乙醇萃取紧随400 ℃焙烧脱除.合成Ti-HMS用热重-差热分析、 X射线粉末衍射、 N2吸附-脱附等温线、漫反射紫外可见光谱和傅里叶变换红外光谱进行了表征,并在温和反应条件下考察了Ti-HMS对过氧化氢液相氧化对叔丁基甲苯的催化性能. 结果表明,对载体采取乙醇萃取和低温焙烧的方法脱除模板剂有利于保护嫁接反应所需要的羟基; 随着载Ti量增加,骨架Ti逐渐减少,四配位的骨架Ti在对叔丁基甲苯氧化反应中具有催化活性; 非骨架Ti导致催化活性降低.在实验条件下,对叔丁基甲苯的转化率可达9.3%, 对叔丁基苯甲醛的选择性为100%.     

V-Mo-O催化剂的制备及催化甲苯合成苯甲醛的研究

甲苯低温液相催化氧化制备苯甲醛是最具有竞争力的苯甲醛绿色合成路线.我们研究了溶胶凝胶法制备的V-Mo-O催化剂在液相低温条件下选择性氧化甲苯制备苯甲醛的性能.结果显示,钒钼摩尔比和焙烧温度是影响催化剂的主要因素,当钒钼的摩尔比为6∶7,焙烧温度为500℃时,催化剂表现出最佳性能.物性表征显示,该条件下合成催化剂V-Mo-O晶体呈棒状结构,直径约700 nm,长度约6μm.体相主要以Mo6V9O40和MoO3相态存在.X光电子能谱表征显示,MoO3物种分散于结晶体外表面,这种不同氧化态钼物种的分层组装可能有助于氧物种的传递,有利于提高其催化性能.催化剂在80℃温度下,以双氧水为氧化剂,冰乙酸为溶剂,反应30 min,甲苯的转化率达到38.9%,苯甲醛的选择性为69.7%.     

负载型离子液体在C-H键电氧化活化中的应用研究

本文将1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体修饰在多壁碳纳米管上,制备出离子液体/碳纳米管复合材料,并研究了对甲氧基甲苯（p-MT）在该复合离子液体水溶液体系中的电氧化性能. 同时,通过循环伏安法和计时电流法考查了扫描速率、温度、反应底物浓度等因素对电氧化性能的影响,研究了p-MT在该体系中的动力学过程. 实验结果表明,p-MT在复合离子液体水溶液体系中发生不可逆的电氧化反应,且该过程受扩散控制,扩散系数为7.69×10^-10 cm²·s^-1. 适当地升高温度和增大反应底物浓度都有利于促进p-MT中C-H键选择性电氧化为相应醛基,选择性可达到95%. 通过在不同结构电解槽中进行恒电位电解研究,发现离子液体/MWCNTs复合电解质在一室型电解槽中进行p-MT电氧化的电解效率更高、对目标产物对甲氧基苯甲醛（p-MBA）的选择性也更好.     

多相光催化甲苯选择性氧化研究进展

苯甲醛广泛应用于香精香料、染料、医药、农药、助剂等精细化工领域和合成材料工业中.采用多相光催化氧化甲苯制备苯甲醛,具有反应条件相对温和、产物选择性较高、催化剂与反应液的分离较容易等优点,正逐渐受到重视.本文从光催化反应机制、催化剂类型(包括TiO_2基、Bi基、Cd S基、g-C_3N_4基等)等方面进行综述和总结,分析了近10年来甲苯光催化选择性氧化的研究进展,最后结合本课题组在该方面的研究积累和认识,对甲苯光催化选择性氧化高效催化剂设计、制备以及光催化反应机制和高效光催化反应器的研发等方面进行了展望.     

取代苯甲醛肟和取代苯乙酮肟电化学氧化机理的研究

研究了１０种取代苯甲醛肟和５种取代苯乙酮肟的电化学氧化机理。这二类肟的氧化电位随取代基吸电子能力的增大而增高，并与它们相应的Ｈａｍｍｅｔｔ常数有线性关系。它们在电化学氧化过程中均有ｉｍｉｎｏｘｙ自由基生成，但最后产物各不相同。用控制电位电解和紫外吸收光谱检法验证了部分电化学氧化产物。因此，电化学氧化法可作为由肟类产生ｉｍｉｎｏｘｙ自由基的一种方法。     

疏水性Cosalen/SBA-15的制备及在甲苯选择性氧化中的应用

以介孔分子筛SBA-15为载体, 先采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)进行氨基硅烷化修饰, 然后经甲基三乙氧基硅烷(MTES)疏水修饰后固载双水杨醛缩乙二胺合钴配合物(Cosalen). 采用傅里叶变换红外光谱、 紫外-可见漫反射光谱、 X射线光电子能谱、 元素分析、 等离子体发射光谱、 X射线衍射和氮气物理吸附等手段对制备的固载型催化剂Cosalen/SBA-15进行了物相结构和修饰程度的表征, 并考察了样品对甲苯、 苯甲醛和苯甲醇的吸附性能及在甲苯液相氧化反应中的催化性能. 结果表明, 固载型催化剂Cosalen/SBA-15的介孔结构和孔道有序性保持良好, Cosalen通过与氨基配位固载在修饰后的载体SBA-15上, 且高度分散, 氨基硅烷化和甲基修饰明显增强了其表面疏水性能, 对苯甲醛和苯甲醇的吸附量降低. 疏水性Cosalen/SBA-15协同N-羟基邻苯二甲酰亚胺(NHPI)催化甲苯液相分子氧氧化反应, 无溶剂体系在130 ℃下反应2 h, 甲苯转化率达到16.0%, 产物中苯甲醛和苯甲醇的总选择性为32.0%, 在一定程度上抑制了极性产物深度氧化为苯甲酸. 高温不利于苯甲醛和苯甲醇选择性的提高, 降低温度至110 ℃, 甲苯转化率达到12.9%时, 苯甲醛和苯甲醇的总选择性提高到43.9%.     

气相色谱法测定甲苯氧化产物中的苯甲醛及苯甲酸

气相色谱法测定甲苯氧化产物中的苯甲醛及苯甲酸刘敬兰,周鸿娟（河北师范大学实验中心石家庄０５００１６）陈连文傅德才（河北经贸学院石家庄０５００６１）（河北轻化工学院石家庄０５００１８）１前言在由电化学间接氧化法从甲苯生产苯甲醛的反应过程中,反应条件及终点的控制直接影响着苯甲醛的回收率。苯甲醛及苯甲酸的测定方法虽已有报道〔１〕,但同时测定甲苯中两组分含量的方法尚未见报道。２实验部分（１）色谱条件：岛津气相色谱仪ＧＣ－１６Ａ,带Ｃ－Ｒ３Ａ数据处理机。