【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于催化合成，涉及一種催化劑及其制備方法和9-芴酮的制備方法。
技術介紹
1、9-芴酮(以下簡稱芴酮)作為一種重要的有機合成中間體，廣泛應用于多種工業領域，尤其在醫藥、農藥、染料和高分子材料的合成過程中具有重要地位。在醫藥領域，芴酮及其衍生物作為合成抗痙攣藥物2-羥氨乙酰芴酮等藥物的中間體；在材料科學中，芴酮常作為合成有機發光二極管材料、光導材料以及高性能聚合物的中間體。因此，開發一種高效、經濟且環保的芴酮制備技術具有重要的工業意義。
2、傳統的芴氧化方法主要依賴于重金屬氧化劑(如鉻酸鹽、錳酸鹽)或化學試劑(如過氧化氫)的使用，通常伴隨較高的環境污染和昂貴的生產成本。此外，這些方法中催化劑的選擇性較差，反應條件較為苛刻，通常需要高溫或強酸堿條件，反應過程中還會產生較多的副產物，導致產品分離與提純難度增加，影響整體收率。因此，催化劑和反應器的選擇成為了芴高效催化氧化的關鍵。
3、近年來，用分子氧作為氧化劑成為一種綠色高效的芴酮合成策略。利用具有高選擇性的催化劑(如過渡金屬催化劑或納米材料)和溫和的氧化劑(如氧氣或空氣)，不僅可以減少傳統氧化劑的使用，降低環境污染，還能在較低的能耗條件下實現對芴的高效氧化。特別是在催化劑的選擇上，近年來研究者們嘗試通過負載型金屬催化劑(例如引用文獻1)、雜多酸催化劑、氧化鈰等材料，結合分子氧或空氣等綠色氧化劑，在較溫和的條件下進行芴的氧化反應，以提高芴酮的選擇性和收率。盡管已有專利文獻(例如引用文獻2和引用文獻3)公開了用于芴催化氧化的催化劑，但大多數催化劑為固體粉
4、此外，芴的催化氧化反應基本都在攪拌釜反應器中進行，而傳統的攪拌釜反應器在進行氧氣氧化反應時具有巨大的缺陷，例如：攪拌釜反應器較差的傳熱和傳質性能導致反應往往需要較長的時間(數小時甚至1天)，工業放大困難，此外，氧氣在大多數有機溶劑中溶解度較低，導致氧化反應往往需要較高的壓力，傳統的攪拌釜反應器持液量大，在高壓下操作存在嚴重的安全性問題。近年來，微反應器技術的出現給氧氣氧化反應帶來了可行的過程強化方法。微反應器因其出色的傳遞性能，能夠有效提升氣液反應的反應效率，此外，微反應器持液量小、連續操作等優點能夠在本質安全的前提下提升反應的時空收率。
5、因此，研究一種合成9-芴酮用催化劑以及9-芴酮的制備方法，解決上述存在的技術問題，成為當下研究的重中之重。
6、引用文獻：
7、引用文獻1：applied?surface?science,2024,654,159522.
8、引用文獻2：cn109772326b
9、引用文獻3：cn112473676b
技術實現思路
1、專利技術要解決的問題
2、鑒于現有技術中存在的技術問題，本專利技術首先提供一種催化劑。本專利技術的催化劑可以用于9-芴酮的制備，更具體的，本專利技術的催化劑為適用于微填充床反應器的催化劑。
3、進一步地，本專利技術還提供一種催化劑的制備方法，該制備方法簡單易行，原料易于獲取，適合大批量生產。
4、進一步地，本專利技術還提供一種9-芴酮的制備方法，其反應條件簡單，反應步驟環保，且使用的微反應器持液量小，生產效率高，能夠大規模生產9-芴酮，克服了現有9-芴酮的制備過程中存在的反應時間長、收率不高及生產安全性差等問題，也可以實現連續穩定的工作。
5、用于解決問題的方案
6、本專利技術旨在通過創新的催化體系設計，設計一種能夠用于微反應器技術的芴催化氧化催化劑，并開發其連續流催化氧化的微反應器新工藝。通過對催化劑的優化設計和工藝條件的調控，能夠在短停留時間下實現對芴的高效氧化，顯著提高芴酮的收率，且副產物少，操作簡便，具有較大的工業應用潛力。
7、已經發現，通過如下技術方案的實施，能夠解決上述技術問題：
8、[1].一種適用于微填充床反應器的催化劑，其中，所述催化劑以泡沫金屬為載體，在所述泡沫金屬的表面和/或孔隙中負載有尖晶石結構的過渡金屬氧化物；
9、其中，
10、所述過渡金屬氧化物是以厚度5～20nm的納米片的形式存在于所述泡沫金屬的表面和/或孔隙中，
11、所述泡沫金屬的孔隙密度為40～120ppi。
12、[2].根據[1]所述的催化劑，其中，
13、在所述催化劑中，以所述泡沫金屬的體積計，所述過渡金屬氧化物的負載量為0.01～0.1g/cm3，優選0.03～0.05g/cm3；
14、所述過渡金屬氧化物中的氧元素的含量為40mol％～70mol％。
15、[3].根據[1]或[2]所述的催化劑，其中，
16、所述泡沫金屬包括泡沫鎳、泡沫銅和泡沫鐵中的任意一種，優選泡沫鎳；
17、所述過渡金屬包括鈷、錳和鎳中的兩種以上的組合。
18、[4].一種根據[1]-[3]任一項所述的催化劑的制備方法，其中，所述制備方法包括如下步驟：
19、1)泡沫金屬的預處理：對所述泡沫金屬進行表面處理，以去除泡沫金屬表面的氧化物和雜質；
20、2)過渡金屬氧化物催化層的負載：以含有過渡金屬鹽的水溶液為前驅體溶液，在室溫下電沉積，之后經煅燒處理，即得。
21、[5].根據[4]所述的制備方法，其中，在步驟2)中，
22、所述前驅體溶液中過渡金屬鹽的濃度為1～6mol/l。
23、[6].根據[4]或[5]所述的制備方法，其中，在步驟2)中，
24、所述電沉積的電壓為1～6v，所述電沉積的時間為10～60s；
25、所述煅燒的溫度為200～600℃，所述煅燒的時間為1～4h。
26、[7].一種根據[1]-[3]任一項所述的催化劑在芴氧化制備9-芴酮的用途，所述制備中使用了微填充反應器。
27、[8].一種9-芴酮的制備方法，其中，包括以下步驟：
28、將含氧氣體與包含芴的反應溶劑通入微混合器混合，之后進入微填充床反應器中進行催化氧化反應，然后在微盤管中進行冷卻，再在氣液分相器中進行氣液分離，得到9-芴酮；
29、其中，所述微填充床反應器中的填料為根據[1]-[3]任一項所述的催化劑；
30、并且，所述微填充床反應器和所述微盤管各自獨立地置于控溫箱內。
31、[9].根據[8]所述的制備方法，其中，
32、所述含氧氣體中的氧氣和所述芴的摩爾比為(10～60):1；
33、所述含氧氣體中的氧濃度為21～100％。
34、[10].根據[8]或[9]所述的制備方法，其中，
35、所述催化氧化反應的溫度為80～140℃；
36、所述催化氧化反應的時間為10min～60min；
37、所述催化氧化反應的壓力為0.5～5mpa。
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【技術保護點】
1.一種適用于微填充床反應器的催化劑，其特征在于，所述催化劑以泡沫金屬為載體，在所述泡沫金屬的表面和/或孔隙中負載有尖晶石結構的過渡金屬氧化物；
2.根據權利要求1所述的催化劑，其特征在于，
3.根據權利要求1或2所述的催化劑，其特征在于，
4.一種根據權利要求1-3任一項所述的催化劑的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，在步驟2)中，
6.根據權利要求4或5所述的制備方法，其特征在于，在步驟2)中，
7.一種根據權利要求1-3任一項所述的催化劑在芴氧化制備9-芴酮的用途，所述制備中使用了微填充反應器。
8.一種9-芴酮的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，
10.根據權利要求8或9所述的制備方法，其特征在于，
【技術特征摘要】
1.一種適用于微填充床反應器的催化劑，其特征在于，所述催化劑以泡沫金屬為載體，在所述泡沫金屬的表面和/或孔隙中負載有尖晶石結構的過渡金屬氧化物；
2.根據權利要求1所述的催化劑，其特征在于，
3.根據權利要求1或2所述的催化劑，其特征在于，
4.一種根據權利要求1-3任一項所述的催化劑的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：
5.根據權利要求4所述的制備方法...
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