[發(fā)明專利]一種多酸催化劑及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811544825.4
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN109499612B
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王曉紅;張雪艷;宋佳穎;孫寧悅;李一鳴;李月
• 申請（專利權(quán)）人: 東北師范大學(xué)
• 主分類號: B01J31/18
• 分類號: B01J31/18;C13K1/02
• 代理公司: 北京慕達星云知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 李冉

本發(fā)明公開了一種含有路易斯酸和布朗斯特酸的多酸催化劑，用于水解文冠果殼制備葡萄糖的用途，催化劑為含有鈦、銀的多酸Ag_xH_5?xPW₁₁TiO₄₀(0＜x≤5)，水解處理文冠果殼可以備葡萄糖，催化劑具有合成簡單、催化活性高、可重復(fù)使用的特點，整個過程綠色環(huán)保。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及催化劑制備及應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說是涉及一種多酸催化劑及其制備方法，以及多酸催化劑在文冠果殼基纖維素水解方面的應(yīng)用。

背景技術(shù)

生物質(zhì)能是人類一直賴以生存的重要能源，僅次于煤炭、石油和天然氣。由于石化資源的日益枯竭以及大量的使用而造成的環(huán)境污染問題，使得世界各國把越來越多的目光集中在生物質(zhì)能源的利用上。據(jù)估計，到21世紀中葉采用新技術(shù)生產(chǎn)的各類生物質(zhì)替代燃料將占全球總能耗的40％以上，成為未來可持續(xù)能源系統(tǒng)的主要部分。并且隨著世界范圍內(nèi)的石油危機日益嚴重，各國加快尋求新的、不以石油為原料來制備化學(xué)品的工藝路線，并制定和實施相應(yīng)的開發(fā)生物質(zhì)資源的計劃。其中，利用生物質(zhì)原料(如淀粉、纖維素、糖、蔬菜油或動植物油等)通過化學(xué)方法轉(zhuǎn)化制備生物能源分子取代傳統(tǒng)的石化燃料，是生物質(zhì)能利用的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。因此，設(shè)計新型、高效、環(huán)境友好、溫和條件下的化學(xué)新工藝是生物質(zhì)能利用的關(guān)鍵及環(huán)境資源利用領(lǐng)域研究的熱點和前沿。

文冠果是我國北方一種特有的生態(tài)、能源樹種，2006年被國家列為“十一五”和中長期四種重點發(fā)展的樹種之一。文冠果的經(jīng)濟價值很高，被群眾稱為“一年種，百年收的鐵桿莊稼”，文冠果殼中含有豐富的纖維素，可以在酸性的條件下轉(zhuǎn)化為單糖或者乙酰丙酸化學(xué)品。但是文冠果殼基纖維素的主要成分由β-1，4-糖苷鍵組成，在水中的溶解度非常低，難以降解。因此有效的解聚纖維素的結(jié)構(gòu)，使其轉(zhuǎn)化為葡萄糖或者乙酰丙酸等有用的平臺化合物，是資源開發(fā)和利用的重要前提和關(guān)鍵。傳統(tǒng)的礦物質(zhì)酸，例如硫酸水解纖維素反應(yīng)得到葡萄糖，通常是高溫、高酸濃度的反應(yīng)，而且易腐蝕儀器，消耗較高的能量，還會有嚴重的環(huán)境污染問題。

多金屬氧酸鹽(POMs)也被稱為多酸，具有強的布朗斯特酸性，是一種無毒的固體催化劑?，F(xiàn)在為止，Keggin結(jié)構(gòu)比較常見，而對缺位的多金屬氧酸鹽H₅PW₁₁TiO₄₀研究的比較少，銀取代的缺位多金屬氧酸鹽H₅PW₁₁TiO₄₀研究的更少。

因此，如何提供一種綠色無污染、成本低、水解性能優(yōu)異的多酸催化劑及其制備方法和應(yīng)用是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種高布朗斯特酸性和適當?shù)穆芬姿顾嵝缘亩嗨岽呋瘎〢g_xH_5-xPW₁₁TiO₄₀，用于文冠果殼的水解制備葡萄糖。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種多酸催化劑，所述多酸催化劑的結(jié)構(gòu)式為Ag_xH_5-xPW₁₁TiO₄₀，其中x＝1-5。

優(yōu)選的，在上述一種多酸催化劑中，所述多酸催化劑的結(jié)構(gòu)式包括AgH₄PW₁₁TiO₄₀、Ag₂H₃PW₁₁TiO₄₀、Ag₃H₂PW₁₁TiO₄₀、Ag₄HPW₁₁TiO₄₀和Ag₅PW₁₁TiO₄0。

本發(fā)明還提供了一種多酸催化劑的制備方法，包括以下步驟: