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4-甲基愈创木酚经一步氧化合成香兰素,该方法工艺路线短,后处理简单,产生的三废量少,产品香气纯正,因此得到广泛应用。目前为止,国内外尚没有对4-甲基愈创木酚的多相催化氧化有过报道。本文首次为4-甲基愈创木酚催化氧化体系制备了两种用于该反应的固体催化剂,一、等体积浸渍法制备的Co/Cu/活性炭催化剂,以活性炭为载体,负载Co、Cu为催化剂;二、共沉淀法制备的MnOx-CoOx-CuO复合氧化物催化剂,以过渡金属元素为催化剂活性组分。考察了催化剂活性组分、载体、负载量,制备条件等对催化剂性能的影响,利用现代催化研究方法对催化剂的表面结构、性质进行了研究,并优化出4-甲基愈创木酚催化氧化的最佳工艺条件,而且催化剂可重复利用,降低了工业生产成本。
研究结果表明,4-甲基愈创木酚的转化率,香兰素的选择性,以及香兰素的收率在MnOx-CoOx-CuO复合氧化物催化剂作用下明显好于Co/Cu/活性炭催化剂体系。
通过对催化剂活性评价,MnOx-CoOx-CuO复合氧化物催化剂确定以Cu、Co双金属元素为主活性组分并以Mn元素为助剂,采用共沉淀法制备。加压条件下,只需反应5h,4-甲基愈创木酚的转化率可达到98.7%,同时香兰素的选择性为87.1%,香兰素收率为86.0%。
通过XRD、BET、TG/DTA、ICP、SEM、EDS等现代分析方法对催化剂结构和表面性质进行表征,结果表明,催化剂各活性组分之间具有强相互作用,分别以氧化物的形式存在于催化剂体相结构中。
MnOx-CoOx-CuO催化剂的制备工艺简单,原料价格低廉,催化剂的选择性高,产品副产物少,纯度高,工艺过程简单,催化剂易于分离,可以循环使用,环境友好,具有较强的工业应用前景。