[發(fā)明專利]鋯基磁性固體超強酸催化劑及其制備及其催化熱解纖維素或生物質(zhì)制備左旋葡萄糖酮的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110244328.4
• 申請日: 2011-08-25
• 公開（公告）號: CN102430414A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陸強;張俊姣;張旭明;董長青;楊勇平
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號: B01J27/053
• 分類號: B01J27/053;C07H3/10;C07H1/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物質(zhì)能的利用領(lǐng)域，具體涉及一種鋯基磁性固體超強酸催化劑及制備方法，及其使用該催化劑催化熱解纖維素或生物質(zhì)制備左旋葡萄糖酮的方法。?

背景技術(shù)

左旋葡萄糖酮(LGO，1，6-脫水-3，4-二脫氧-β-D-吡喃糖烯-2-酮)是一種纖維素?zé)峤庑纬傻拿撍钱a(chǎn)物，其結(jié)構(gòu)在1973年被確定。左旋葡萄糖酮由于具有6，8-二氧二環(huán)[3.2.1]辛烷的烯酮體系、高活性的酮基以及縮醛中心，可參與多種合成反應(yīng)，如合成各種糖類和非糖類衍生物的手性原料。另外，左旋葡萄糖酮也可用于多種治療癌癥、免疫性疾病和心臟病等的藥物的合成。目前左旋葡萄糖酮還沒有規(guī)模化的生產(chǎn)。?

很多催化劑對纖維素或生物質(zhì)熱解形成左旋葡萄糖酮都有一定的催化促進作用，例如Al₂O₃和MgO，(NH₄)SO₄和(NH₄)HPO₄，CrO₃和CrO₃+CuSO₄，M/MCM-41(M＝Sn、Zr、Ti、Mg等)。然而，大多數(shù)催化劑對左旋葡萄糖酮的形成并沒有很好的選擇性。Debele等人在Application?of?catalysts?for?obtaining?1，6-anhydrosaccharides?from?cellulose?and?wood?by?fast?pyrolysis文獻中報道了對纖維素和木材原料首先浸漬于磷酸溶液中使其負載磷酸，而后對預(yù)處理的原料進行快速熱解，得到了較高的左旋葡萄糖酮產(chǎn)率，但該工藝較為復(fù)雜，而且會帶來一定的環(huán)境污染問題。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鋯基磁性固體超強酸催化劑及制備方法，及其使用該催化劑催化熱解纖維素或生物質(zhì)制備左旋葡萄糖酮的方法。

本發(fā)明提供的鋯基磁性固體超強酸催化劑，是以硫酸根促進的SO₄^2-/ZrO₂為催化活性組分，F(xiàn)e₃O₄為磁性基質(zhì)所構(gòu)成的復(fù)合型催化劑；其中，ZrO₂和Fe₃O₄的質(zhì)量比為(10∶1)～(1∶3)。?

本發(fā)明提供的鋯基磁性固體超強酸催化劑的方法，分為以下步驟：?

(1)磁性基質(zhì)的制備：?

按照質(zhì)量比(10∶1)～(1∶2.72)量取FeCl₂·4H₂O和FeCl₃·6H₂O，配制成混合溶液并加入到三口燒瓶中，放置于65℃的恒溫水浴中，在攪拌的同時緩慢滴入濃度為0.1mol/L的NaOH溶液直至溶液pH值達到12，繼續(xù)恒溫攪拌并陳化一定時間；而后將三口燒瓶移出恒溫水浴并冷卻到室溫，利用磁場分離磁性基質(zhì)和上層清液，之后對磁性基質(zhì)進行反復(fù)洗滌至中性，以懸浮狀態(tài)保存?zhèn)溆茫?

(2)磁性固體超強酸的制備：?

量取步驟(1)中制備的懸浮液于三頸瓶中，攪拌狀態(tài)下升溫至65℃，量取ZrOCl₂·8H₂O配制成的0.5mol/L的溶液，加入到上述懸浮液中，用氨水調(diào)節(jié)溶液pH值至13，利用磁場分離使之沉降，傾去上清液，用去離子水洗至無氯離子，而后對所得物料進行抽濾、干燥；將得到的干燥物料置于濃度為0.02～2.0mol/L的硫酸溶液中，使物料能完全浸沒為準(zhǔn)，在攪拌狀態(tài)下浸泡一定時間后進行過濾、干燥、焙燒，即得到SO₄^2-/ZrO₂-Fe₃O₄磁性固體超強酸催化劑，并使得ZrO₂和Fe₃O₄的質(zhì)量比為(10∶1)～(1∶3)。?

所述步驟(1)中的陳化時間為10～120min，步驟(2)中的浸泡時間為2～48h。?

所述步驟(2)中的干燥為干燥箱干燥，干燥溫度為60～120℃，干燥時間為2～24h。?

所述步驟(2)中的焙燒溫度為350～600℃，程序升溫速度為0.5～10℃/min，保溫時間為1～4h。?

本發(fā)明還提供了一種利用鋯基磁性固體超強酸催化劑催化熱解纖維素或生物質(zhì)制備左旋葡萄糖酮的方法，分為以下步驟：?