[發明專利]炭載金原子簇催化劑及其在葡萄糖催化氧化中的應用

有效

• 申請號: 201610334240.4
• 申請日: 2016-05-19
• 公開（公告）號: CN107398271B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 黃家輝;李皋;張軍營;劉超
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B01J23/52
• 分類號: B01J23/52;C07C51/21;C07C59/105
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

1.一種炭載金原子簇催化劑在葡萄糖催化氧化中的應用，其特征在于：以葡萄糖作為反應原料，以水為溶劑，炭載金原子簇催化劑為催化劑，在常壓攪拌的條件下通入空氣或者氧氣進行氧化反應，反應過程中通過不斷滴加所要制備的葡萄糖酸鹽中金屬元素的氫氧化物溶液或者氧化物懸濁液直到反應結束,得到葡萄糖酸鹽,制備得到的葡萄糖酸鹽經過離子交換進一步得到葡萄糖酸；所述炭載金原子簇催化劑按照下述方法制備,

1）金原子簇(AuNC)的制備：

氯金酸為原料，四氫呋喃作為溶劑，加入ToABr，攪拌時間范圍10-120min，加入硫醇或者三苯基磷，再攪拌0.5-5小時后加入NaBH₄，攪拌1-5小時，停止反應，用正己烷和二氯甲烷洗產物，沉淀固體用二氯甲烷萃取得到硫醇或三苯基磷保護的金原子簇(AuNC)；

2）炭載金原子簇催化劑的制備（AuNC/AC）：

將一定量的金原子簇(AuNC)溶于二氯甲烷中，然后加入適量、酸化處理的活性炭，在室溫條件下攪拌7-8小時，攪拌停止后，將樣品離心，放入真空干燥箱中干燥，干燥后在空氣氣氛下，120℃-300℃下焙燒1-3小時，得炭載金原子簇催化劑（AuNC/AC）。

2.根據權利要求1所述的應用，其特征在于：

金活性組分在炭載金原子簇催化劑上的含量優選為0.5%~1.5%；金核尺寸為1―10 nm。

3.根據權利要求1所述的應用，其特征在于：

步驟1）中，ToABr：氯金酸的摩爾比為1-2；氯金酸：NaBH₄的摩爾比為0.001-1；硫醇或者三苯基磷與氯金酸的摩爾比為3-10；

步驟2）中，金原子簇(AuNC)：活性炭質量比為0.01-1。

4.根據權利要求1所述的應用，其特征在于：反應溫度為30~80℃，葡萄糖與催化劑中金元素的摩爾比為200~10000:1。

5.根據權利要求4所述的應用，其特征在于：

反應溫度為40~70℃，葡萄糖與催化劑中金元素的摩爾比為1000~6000:1。

6.根據權利要求1所述的應用，其特征在于：所述葡萄糖酸鹽包括葡萄糖酸鈉、葡萄糖酸鈣、葡萄糖酸鋅、葡萄糖酸鐵；

所述氫氧化物溶液或金屬元素的氧化物懸濁液包括NaOH溶液、氧化鈣懸濁液、氧化鋅懸濁液、氫氧化鐵懸濁液。

7.根據權利要求1所述的應用，其特征在于：反應結束后過濾析出催化劑進行重復使用。

8.根據權利要求1所述的應用，其特征在于：所述炭載金原子簇催化劑在反應前于20~300℃的空氣氣氛下焙燒固化處理0.5~5小時。

9.根據權利要求8所述的應用，其特征在于：所述炭載金原子簇催化劑在反應前于80~150℃的空氣氣氛下焙燒固化處理0.5~1.5小時。

10.根據權利要求1所述的應用，其特征在于：

葡萄糖酸鈉的制備：

以葡萄糖作為反應原料，以水為溶劑，炭載金原子簇催化劑為催化劑，在常壓攪拌的條件下通入空氣或者氧氣進行氧化反應，反應過程中通過滴定儀不斷滴加NaOH溶液，保持溶液的pH在8.0~10之間，pH恒定不變后反應結束，得到的葡萄糖酸鈉經過離子交換膜進一步得到葡萄糖酸。