[發(fā)明專利]一種催化氧化制備葡萄糖酸的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810015433.2
• 申請日: 2018-01-08
• 公開（公告）號: CN108191635B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉安求;王曉晨;高大明;蔡威盟;王瑾瑾
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥學院
• 主分類號: C07C51/235
• 分類號: C07C51/235;C07C59/105;B01J23/44
• 代理公司: 合肥輝達知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 34165
• 代理人: 汪守勇

一種催化氧化制備葡萄糖酸的方法，涉及生物質(zhì)高效轉(zhuǎn)化與利用技術(shù)領(lǐng)域。以葡萄糖為原料，利用Pd/C催化氧化葡萄糖制備得到葡萄糖酸；Pd/C催化劑中碳源是由葡萄糖經(jīng)水熱合成制得。在傳統(tǒng)Pd/C催化劑的基礎(chǔ)上，通過將傳統(tǒng)活性碳載體換成以葡萄糖為原料經(jīng)水熱法制備的碳載體。由于生物質(zhì)經(jīng)水熱法制備的碳材料上會含有較多的羥基和羧基等含氧基團而具有穩(wěn)定金屬和提高反應活性的能力，因此使得催化劑的穩(wěn)定性和活性有較大提高，在常壓室溫下反應能達到100％的轉(zhuǎn)化率及98％的產(chǎn)率，從而實現(xiàn)了在溫和條件下高效由葡萄糖制備葡萄糖酸的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物質(zhì)高效轉(zhuǎn)化與利用技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種催化氧化制備葡萄糖酸的方法。

背景技術(shù)

葡萄糖酸是一種重要的多羥基有機酸，在化工、食品、醫(yī)藥、輕工領(lǐng)域中得到了廣泛應用。葡萄糖酸可用于生產(chǎn)葡萄糖酸鈣等醫(yī)藥產(chǎn)品，也可在食品工業(yè)中用作酸味劑或在化工行業(yè)中用于配置除垢劑、清洗劑或者金屬加工的助劑等。因此，葡萄糖酸的研究和生產(chǎn)具有較高的應用價值。

葡萄糖酸主要由自然界含量最豐富的單糖葡萄糖氧化制備的。目前主要的生產(chǎn)方法是生物發(fā)酵法。該法是用生物酶氧化葡萄糖制備葡萄糖酸，該法不需要添加氧化劑，然而該法需要存在生產(chǎn)周期長、產(chǎn)品難以提純、污水處理復雜等問題。

電解氧化法近來也引起人們的關(guān)注。該法是在電解槽中加入一定量的葡萄糖，在電解質(zhì)存在下以一定的電壓和電流將葡萄糖電解氧化為葡萄糖酸的辦法。中國專利CN103436910 B報道了一種以電催化膜為陽極，輔助電極為陰極的電催化膜催化葡萄糖制備葡萄糖酸的方法，該法較為綠色環(huán)保，集催化和產(chǎn)品分離為一體，反應選擇性較高，但是葡萄糖酸產(chǎn)率不高、能耗較大且生產(chǎn)條件難以控制。

多相催化氧化法是近來研究較多的一類方法。該法使用負載的貴金屬如Pd、Pt、Au等作為催化劑，在氧氣或空氣的存在下催化氧化葡萄糖制備葡萄糖酸的方法。目前研究的較多的是負載的Pt(參見美國專利US4843173，US5132452)以及Au催化劑(CN 101591233A)，盡管這兩類催化劑活性和選擇性較高，但是由于Pt、Au的價格較高，且這兩類催化劑容易因貴金屬流失而失活，因此限制了其在工業(yè)上的應用。Pd是一類價格較為便宜且活性較高的金屬，目前對負載的Pd催化劑催化氧化葡萄糖制備葡萄糖酸也有研究，然而由于Pd容易過氧化而失活，因此常常需要加入別的金屬以穩(wěn)定該類催化劑。CN 106187737A報道了一類Pd-X/C催化劑，該催化劑催化活性較高且較為穩(wěn)定，但是該催化劑制備復雜，活性易受制備方法影響，不利于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，因此依然有必要開發(fā)一種較穩(wěn)定高效廉價的由葡萄糖制備葡萄糖酸的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種以葡萄糖為碳源的碳材料所負載的Pd/C催化劑催化葡萄糖制備葡萄糖酸的辦法，其可替代發(fā)酵生產(chǎn)葡萄糖酸，催化劑制備簡單，反應條件溫和，反應轉(zhuǎn)化率和選擇性都很高且可循環(huán)使用，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種催化氧化制備葡萄糖酸的方法，以葡萄糖為原料，利用Pd/C催化氧化葡萄糖制備得到葡萄糖酸；所述Pd/C催化劑的制備方法為：

1)、碳材料的制備：按照葡萄糖和去離子水的重量比為0.01-0.3：1，將葡萄糖和去離子水加入到高壓反應釜中進行水熱合成，水熱合成反應溫度為100～300℃，反應時間為5～20h；反應結(jié)束后靜置冷卻，過濾，水洗，干燥后得到碳材料；

2)、Pd/C催化劑的制備：催化劑是以溶劑熱法制備的，將步驟1)所制得得碳材料在乙二醇中超聲分散，然后加入Pd鹽，進行溶劑熱法反應，反應結(jié)束冷卻至室溫，過濾分離，所得固體用去離子水洗后干燥即得Pd/C催化劑。