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文献速览 | 氧化钼催化剂催化异丁烷选择性过氧化生成二叔丁基过氧化氢（DTBP）

发布：浙江福立分析仪器有限公司

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文章题目：Selective peroxidation of isobutane with molecular oxygen over molybdenum oxide catalyst for direct synthesis of di-tert-butyl peroxide

氧化钼催化剂催化异丁烷选择性过氧化生成二叔丁基过氧化氢（DTBP）

第一作者：李宁

通讯作者：李春义

通讯单位：中国石油大学（华东）

论文 DOI：

https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.143406

关联仪器：GC9720Plus

发表期刊：

Chemical Engineering Journal IF15.1

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S138589472302137X

研究背景

近年来，石化市场的竞争日益激烈。因此，如何实现异丁烷资源的高价值利用，对于提高石油化工行业的经济效益至关重要。在 COVID-19 爆发的背景下，对医用口罩的需求迅速增加。过氧化二叔丁酯（DTBP）在熔喷布的生产中被广泛用作交联剂，熔喷布是医用口罩的原料。DTBP也是生产烯烃聚合引发剂、聚酯固化剂、柴油添加剂、有机合成组分等的基础中间体[14]，[15]，[16]。因此，将异丁烷直接转化为DTBP可能是实现异丁烷资源高效利用的有效途径。

目前，利用C4 资源生产DTBP 的商业方法是使用液相硫酸催化剂，用过氧化氢过氧化叔丁醇（TBA）。首先在间歇式反应器中将叔丁醇与过氧化氢和硫酸混合。经过数小时的反应后，得到分层产物。上层产物用碱性溶液洗涤，得到 DTBP、下层产物用酸性溶液洗涤，得到 (TBHP）副产品。为了减少强硫酸的污染和由此产生的设备腐蚀问题，Chen 等人使用磷钨酸作为反应的催化剂[20]。Cha 等人尝试以酸性阳离子树脂作为可重复使用的催化剂，但这导致了对DTBP对DTBP 的选择性大大降低[21]。Tang 等人以琥珀酸酯-15 为催化剂来催化过氧化氢氧化TBA，催化TBA与双氧水氧化，但由于液相反应中活性酸阳离子的丧失，催化剂活性不可避免地下降[22]总的来说，复杂的产品分离工艺和液相强酸催化剂带来的环境问题，以及TBA原料和过氧化氢氧化剂的高价格，共同降低了传统DTBP生产技术的经济性和效率。

这种新型的异丁烷过氧化工艺与传统的 DTBP 生产技术（即用过氧化氢进行 TBA 氧化）相比，具有多种优势（下文图 1）。一方面，C4 原料和氧化剂的成本都降低了。另一方面，使用 MoO3固体催化剂代替液态硫酸催化剂，改善了该工艺的环保特性，并提高了生产效率，同时也为 DTBP 的合成开辟了一条新途径。与其他金属氧化物相比，发现MoO3 的对异丁烷过氧化反应活性最高，对 DTBP 的选择性也最高，但其基本机理尚未揭示。为了加深对 MoO3 催化的异丁烷过氧化反应的了解，本研究考察了催化剂制备过程和反应条件的影响，探究了 MoO3 在异丁烷过氧化反应中的作用机理。程序和反应条件的影响，探究了催化剂的结构-活性关系，并进一步探讨了可能的反应机理机理。

文章亮点