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专利号: 2025103165555
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种氧化镍掺杂二氧化锰催化剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

1)将碳毡放入马弗炉中进行高温活化的亲水性处理,再分别将其放入硝酸,丙酮,乙醇各超声0.5‑3 h,得到预处理的碳毡;

2)将镍盐、锰盐、氟化钾用去离子水溶解,配制得到反应液;

3)将步骤1)预处理的碳毡充分浸没于步骤2)反应液中,并转移至具有聚四氟乙烯内衬的反应釜中在高温下进行溶剂热反应,反应结束后冷却至室温,取出经过水热的碳毡,使用蒸馏水和乙醇反复洗涤,干燥之后得到Ni(OH)2掺杂二氧化锰的催化剂前驱体;

4)待步骤3)干燥结束后,将催化剂前驱体转移至管式炉中进行热处理过程,在空气气氛下进行煅烧处理,温度控制在特定范围内,以促进其转化为具有良好结构稳定性的二氧化锰相,即得到所述氧化镍掺杂二氧化锰催化剂。

2.根据权利要求1所述的一种氧化镍掺杂二氧化锰催化剂的制备方法,其特征在于,步骤1)中马弗炉中进行高温活化的温度是300‑600℃,处理时间是0.5‑3 h;步骤3)中溶剂热反应的温度为120‑180℃,溶剂热反应的时间为6‑24 h;步骤2)中锰盐的摩尔量与镍盐的摩尔量之比是3‑8:1,空气流速为10‑90 mL/min,步骤4)中热处理温度为300‑500℃,保温时长为1‑5 h。

3.根据权利要求1所述的一种氧化镍掺杂二氧化锰催化剂的制备方法,其特征在于,所述的锰盐为四水合硝酸锰、高锰酸钾、氯化锰、乙酰丙酮锰或硫酸锰;所述的镍盐为氯化镍,乙酰丙酮镍或六水合硝酸镍。

4.一种氧化镍掺杂二氧化锰催化剂,其特征在于,采用如权利要求1‑3中任意一项所述的制备方法制得。

5.如权利要求4所述的一种氧化镍掺杂二氧化锰催化剂在电催化氧化制取芳香醛中的应用,其特征在于,以芳香族化合物(a)作为反应底物,恒电流电解的过程中采用流动型隔膜式电解槽,以电化学工作站控制电流大小,所述的流动型隔膜式电解槽的阳极室和阴极室采用离子交换膜隔开,氧化镍掺杂二氧化锰催化剂电极作为阳极室电极,将芳香族化合物(a)作为反应底物溶解于酸性溶液中作为阳极液;在阴极室设置阴极室电极,并以酸性溶液作为阴极液,进行恒电流电解反应,反应时间为0.5‑3 h,反应结束后,对阳极液进行后处理即得式(b)产物,反应方程式如下:;

式中,中间体上的R1为带苯环基团和R2为氢。

6.根据权利要求5所述的一种氧化镍掺杂二氧化锰催化剂在电催化氧化制取芳香醛中的应用,其特征在于,阳极和阴极所使用的酸性溶液主溶剂为盐酸溶液、硫酸溶液、硝酸溶液、乙酸、磷酸、甲磺酸溶液或高氯酸溶液,其浓度为0.05‑2.0 mol/L;阳极室内的次溶剂为四氢呋喃、二氯甲烷、乙腈或丙酮中的一种,主溶剂与次溶剂投料体积比为3:7‑7:3。

7.根据权利要求5所述的一种氧化镍掺杂二氧化锰催化剂在电催化氧化制取芳香醛中的应用,其特征在于,阳极液中芳香族化合物浓度为10‑50 mmol/L。

8.根据权利要求5所述的一种氧化镍掺杂二氧化锰催化剂在电催化氧化制取芳香醛中的应用,其特征在于,进行恒电流电解反应时,电流密度为20‑200 mA/cm2;所述阴极室电极为碳毡;恒电流电解过程中,阳极反应液pH为0‑4;反应时恒温水浴的温度为30‑70  °C,电解槽槽压为1‑10 V,反应时间为0.5‑3 h。

9.根据权利要求5所述的一种氧化镍掺杂二氧化锰催化剂在电催化氧化制取芳香醛中的应用,其特征在于,反应结束后,对阳极液进行后处理的过程为:在电氧化反应后,首先使用0.5 M氢氧化钠溶液中和反应液,调整pH至中性;然后,将溶液转移至分液漏斗,加入有机溶剂进行萃取得到有机相萃取液,后取有机相萃取液进行精馏得到目标产物;萃取用有机溶剂为乙酸乙酯,甲苯,二氯甲烷,三氯甲烷或四氯化碳。

10.根据权利要求5所述的一种氧化镍掺杂二氧化锰催化剂在电催化氧化制取芳香醛中的应用,其特征在于,所述的氧化镍掺杂二氧化锰催化剂电极是通过溶剂热法在碳毡基底上原位生长氧化镍掺杂二氧化锰催化剂而成,所述的氧化镍掺杂二氧化锰催化剂在碳毡2

上的负载量为10‑20 mg/cm。