本发明涉及一种用于光催化氧化合成苯甲醛的cuo/tio2催化剂的制备和应用。
背景技术：
1、苯甲醛作为最简单的芳香醛，被广泛应用于制药、香料、农业化学工业、食品等领域。传统制备苯甲醛的工艺，主要有苯甲醇氧化法、甲苯氧化法、苯甲酸加氢还原法、甲苯氯化水解法等。这些合成工艺存在反应条件苛刻、底物转化率和苯甲醛的选择性无法同时兼得、生产成本较高、对环境造成污染等问题。例如，cn114700076a公开了一种钒银铈复合金属氧化物催化剂（v-ag-ce/tio2）的制备方法，用于甲苯气相氧化制备苯甲醛，物质的量之比v:ag:ce=4:2:1、反应温度为500℃、催化剂用量为500 mg，甲苯的转化率为27.40%，苯甲醛的选择性为92.19%。苯乙烯的侧链氧化可以合成苯甲醛，但是传统的热催化氧化苯乙烯合成苯甲醛反应也存在高温或高压的反应条件苛刻、能耗高、苯乙烯转化率和苯甲醛选择性无法同时兼得等问题。
2、光催化氧化苯乙烯合成苯甲醛反应可以在常温常压下进行，条件温和，能耗低，环境友好。由于tio2材料廉价易得、高效稳定、环境友好，因此广泛应用于光催化领域，但是tio2禁带宽度较大，对可见光的利用率较低，因此可以对tio2实施改性处理，以增强其在可见光的催化效果。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种用于光催化氧化合成苯甲醛的cuo/tio2催化剂的制备和应用。
2、本发明提供一种用于光催化氧化合成苯甲醛的cuo/tio2催化剂的制备方法，条件和步骤如下：（1）制备载体。在聚四氟乙烯内衬中加入1.0000 g锐钛矿tio2纳米颗粒和50ml 10 mol·l-1氢氧化钠溶液，剧烈搅拌30 min后超声处理30 min，使其分散均匀；将内衬密封在水热反应釜中，在130℃下水热处理48 h，待温度降至室温后，用超纯水洗涤固体至中性；随后在250 ml 0.1 mol·l-1盐酸溶液中酸化处理12 h，再次超纯水洗至中性；最后离心分离固体产物，并在75℃下干燥、研磨，所得样品为tio2载体。（2）制备10 wt.% cuo/tio2催化剂。在烧杯中加入0.1000 g tio2载体和0.6~2.4 ml 0.3 mol·l-1的氨水，超声处理10min，使其分散均匀；然后将烧杯放置到20~40℃水浴中，充分搅拌1 h之后将0.0420 g cu(no3)2·3h2o溶解在4.2 ml超纯水中，并将其缓慢滴加至上述烧杯中，继续搅拌30 min后用1 mol·l-1的naoh溶液调节ph至9.5进行共沉积；将所得沉淀物水洗至中性，80℃下干燥12h后，在马弗炉中180~500℃下煅烧1 h，得到10 wt.% cuo/tio2催化剂。
3、本发明提供一种用于光催化氧化合成苯甲醛的cuo/tio2催化剂的应用，条件和步骤如下：在光催化反应釜中分别准确加入50 mg催化剂、0.25~1 ml苯乙烯、2.5~10 ml乙腈和1.5~6 ml 70 wt.%叔丁基过氧化氢水溶液，密封反应釜，在常温循环水冷却下，采用氙灯（300 w，光照波长400 nm）光源或自然光照射，搅拌反应1~6 h。反应结束后，离心分离催化剂固体和液体，采用气相色谱分析滤液，计算苯乙烯的转化率和苯甲醛的选择性。
4、本发明的有益效果：该催化剂原料廉价易得、无毒无害、性质稳定，合成方法简单易行，用于光催化氧化苯乙烯合成苯甲醛反应中，反应条件温和，环境友好，高效稳定，能够同时获得较高的苯乙烯转化率和苯甲醛选择性。
1.一种用于光催化氧化合成苯甲醛的cuo/tio2催化剂的制备和应用，其特征在于所制备的催化剂应用于光催化氧化苯乙烯合成苯甲醛反应中具有高苯乙烯转化率和高苯甲醛选择性：（1）在聚四氟乙烯内衬中加入1.0000g锐钛矿tio2纳米颗粒和50ml10mol·l-1氢氧化钠溶液，剧烈搅拌30min后超声处理30min，使其分散均匀，将内衬密封在水热反应釜中，在130℃下水热处理48h，待温度降至室温后，用超纯水洗涤固体至中性，随后在250ml0.1mol·l-1盐酸溶液中酸化处理12h，再次超纯水洗至中性，最后离心分离固体产物，并在75℃下干燥、研磨，所得样品为tio2载体；在烧杯中加入0.1000gtio2载体和1.2ml0.3mol·l-1的氨水，超声处理10min，使其分散均匀，然后将烧杯放置到30℃水浴中，充分搅拌1h之后将0.0420gcu(no3)2·3h2o溶解在4.2ml超纯水中，并将其缓慢滴加至上述烧杯中，继续搅拌30min后用1mol·l-1的naoh溶液调节ph至9.5进行共沉积，将所得沉淀物水洗至中性，80℃下干燥12h后，在马弗炉中200℃下煅烧1h，得到10wt.%cuo/tio2催化剂；（2）在光催化反应釜中分别准确加入50mg催化剂、0.25ml苯乙烯、10ml乙腈和3ml70wt.%叔丁基过氧化氢水溶液，密封反应釜，在常温循环水冷却下，采用氙灯（300w，光照波长400nm）光源照射，搅拌反应6h，反应结束后，离心分离催化剂固体和液体，采用气相色谱分析滤液，苯乙烯的转化率为67.8%，苯甲醛的选择性为83.4%；（3）在光催化反应釜中分别准确加入50mg催化剂、0.25ml苯乙烯、10ml乙腈和3ml70wt.%叔丁基过氧化氢水溶液，密封反应釜，在常温循环水冷却下，采用自然光照射，搅拌反应6h；反应结束后，离心分离催化剂固体和液体，采用气相色谱分析滤液，苯乙烯的转化率为66.9%，苯甲醛的选择性为83.2%。