[發明專利]一種用于氧化反應的催化劑及其制備和應用

有效

• 申請號: 201610695082.5
• 申請日: 2016-08-19
• 公開（公告）號: CN107754777B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 黃家輝;林峰;張軍營;洪峰;邵斌
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B01J21/06
• 分類號: B01J21/06;B01J23/66;B01J23/78;B01J23/58;C07H7/00;C02F1/32;C02F1/72
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發明涉及一種有機物氧化反應的催化劑及制法和應用。該催化劑由一種金屬M_I和一種工藝處理過的金屬M_II化合物組成，其中工藝處理中用到的試劑A與金屬M_II的質量比為1.225:1?3.675:1；金屬M_I和金屬M_II的質量比為1:10000?1:25。該催化劑用于葡萄糖氧化反應及含有染料的廢水氧化反應中。在溫和的操作條件，該催化劑可將葡萄糖氧化成葡萄糖酸等；亦可將含羅丹明B、甲基橙等染料的廢水中的染料分子全部氧化。反應后催化劑可以通過靜置或者離心分離回收得到。

技術領域

本發明涉及氧化催化反應的催化劑制備，具體地說是一種助劑負載型酸性催化劑及制法和應用，其為葡萄糖氧化反應及廢水中羅丹明B、甲基橙的催化氧化脫除反應的催化劑。

背景技術

近年來，負載型催化劑已廣泛應用于各類催化氧化反應，如水煤氣轉換反應(Widmann D，et al.,Journal of Catalysis,2013,302,20；Xiaoyu Liu et al.,Journalof Catalysis,2013,300,152)、CO氧化(Lei Wang et al.,Catalysis Communications,2013,36,38；Ruihui Liu et al.,Chemical Engineering Journal,2013,225,245)、過氧化氫合成(Shuqi Ma et al.,Chemical Engineering Journal,2010,156,532)、醇醛的選擇性氧化(Gil S，et al.,Chemical Engineering Journal,2011,172,418；Guowu Zhan etal.,Chemical Engineering Journal,2012,187,232)、揮發性有機物催化燃燒等(SolsonaB et al.,Chemical Engineering Journal,2011,175,271)。而葡萄糖酸及其鹽因其具有良好的生物相容性已廣泛用于食品、制藥、造紙、混凝土工業等。負載型金屬催化劑(Pt、Pd)也已有報道應用于催化葡萄糖氧化制備葡萄糖酸鹽，但在催化反應過程中催化劑易發生鈍化現象，并且底物選擇性低。目前工業上生產葡萄糖酸的主要方法有生物發酵法、均相化氧化法、電化學法等，生物發酵法使用的最多，總體上這些方法還存在副產物、產物選擇性有待提高、能耗高等制約發展因素。這就要求研究人員從納米粒子尺寸大小、載體類型等方面對催化氧化活性及選擇性等方面進行考察和優化。

而負載型光催化劑在染料的脫色、光解等方面的研究和應用日益增多。如R.Franke等研究了納米TiO₂光催化劑對活性黃X6G、活性紅X3B、活性藍XBR、堿性綠、堿性紫5BN、堿性品紅6種染料溶液的光催化降解脫色效果(Franke R.et al.,Chemosphere,1999,39,2651)。張霞等研究了在開放的光催化反應器中，紫外光照射下以TiO₂光催化氧化處理活性染料水溶液的過程(張霞等，染料化學學報，1997，25,180)。趙玉光等將生物技術與光催化技術相結合，進行印染廢水處理，處理后水質基本上達到排放要求(環境科學學報，1998，18,373)。在西方國家尤其是日本，光催化功能材料的商品化研究開發特別快，已經有大量的相關產品開發成功并推向市場。

從已有報道工作不難發現，現有的負載型催化劑工作亟待以下方面的進一步研究：(1)選擇合適的載體及制備方法制備高活性催化劑；(2)需對基礎理論深入研究，如該催化反應動力學、催化活性物種的本質、載體與負載金的相互作用等；(3)發展“綠色”制備工藝，努力實現在催化氧化反應向工業化的轉變。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高活性的、環境友好、易于回收的用于葡萄糖氧化反應及廢水中染料脫除的催化氧化催化劑及制法和應用。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：