[發明專利]一種催化劑及其制備方法和其在電化學法制備β-胡蘿卜素中的應用

在審

• 申請號: 202210213963.4
• 申請日: 2022-03-07
• 公開（公告）號: CN114534729A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 張弈宇;王婕;接鯨瑞;沈宏強;宋軍偉;張濤
• 申請（專利權）人: 萬華化學集團股份有限公司
• 主分類號: B01J23/755
• 分類號: B01J23/755;B01J23/835;B01J23/83;B01J37/34;B01J37/10;B01J37/16;C25B3/03;C25B3/23;C25B11/065;C25B11/091;C25B15/08;C25B15/00
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1.一種催化劑，其特征在于，所述催化劑為一種石墨烯負載金屬鐵酸鹽和金屬氧化物催化劑，其中，以石墨烯載體質量為基準計，金屬鐵酸鹽的負載量為4-10wt％，優選5-7wt％；金屬氧化物的負載量為10-25wt％，優選15-20wt％。

2.根據權利要求1所述的催化劑，其特征在于，所述金屬鐵酸鹽選自第四周期過渡金屬的鐵酸鹽，優選鐵酸錳、鐵酸鈷、鐵酸鋅、鐵酸鎳、鐵酸銅中的任意一種或至少兩種的組合，更優選為鐵酸鎳；和/或

所述金屬氧化物選自第四、五周期過渡金屬氧化物，優選氧化鈦、氧化鉻、氧化鈷、二氧化錳、氧化鎳、氧化銅、氧化鋅、氧化釔、氧化鋯中的任意一種或至少兩種的組合，更優選為氧化鈷。

3.一種權利要求1或2所述催化劑的制備方法，其特征在于，步驟包括：將氧化石墨烯與水混合得到氧化石墨烯分散液，然后與金屬鐵酸鹽超聲混合，再向其中加入金屬氧化物前體及還原劑，充分攪拌，在150-220℃，優選180-200℃水熱反應10-18h，優選12-15h，反應完成后水洗、干燥，制得催化劑。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述氧化石墨烯分散液，其中水的質量為氧化石墨烯質量的100-300倍，優選200-250倍；和/或

所述金屬鐵酸鹽質量為氧化石墨烯質量的4-10％，優選5-7％；和/或

所述金屬氧化物前體對應得到的金屬氧化物質量為氧化石墨烯質量的10-30％，優選15-20％；

優選地，所述金屬氧化物前體選自金屬可溶性鹽，所述金屬可溶性鹽更優選為金屬氧化物中對應金屬元素的醋酸鹽、鹽酸鹽、硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、溴化物及對應水合物中的任意一種或至少兩種的組合，進一步優選鹽酸鹽；和/或

所述還原劑選自硼氫化鈉、尿素、維生素C、水合肼、氨水、乙二胺中的任意一種或至少兩種的組合，優選乙二胺；

優選地，所述還原劑質量為氧化石墨烯質量的1-20倍，優選2-10倍；和/或

所述超聲混合，超聲頻率為20-200KHz；超聲時間為0.5-2.5h；和/或

所述充分攪拌，攪拌轉速為300-600rpm；攪拌時間為2-5h。

5.權利要求1或2所述催化劑或者由權利要求3或4所述方法制備的催化劑在電化學制備β-胡蘿卜素領域的應用，尤其適用于通過電化學由維生素A三苯基膦鹽制備β-胡蘿卜素的方法。

6.一種由維生素A三苯基膦鹽電化學制備β-胡蘿卜素的方法，其特征在于，該方法是以維生素A三苯基膦鹽的水溶液作為電解液，在權利要求1或2所述催化劑或者由權利要求3或4所述方法制備的催化劑和堿存在下，進行電解反應，制得β-胡蘿卜素。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述維生素A三苯基膦鹽為具有式1所示結構的化合物：

和/或

所述堿選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、碳酸鋰、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀中的任意一種或至少兩種的組合，優選碳酸鈉；

優選地，所述堿與水配制為堿液后使用，所述堿液濃度為10-25wt％，優選15-20wt％；

優選地，所述堿液采用連續加料方式，更優選滴加加料方式，加料時間為10-60min，優選20-40min，堿液加料時間不計入電解反應時間內；和/或

所述維生素A三苯基膦鹽與水的質量比為1:5-15，優選1：8-10；和/或

所述催化劑質量為維生素A三苯基膦鹽質量的10-30％，優選15-20％；和/或

所述維生素A三苯基膦鹽與堿的摩爾比為1:1-2.5，優選1:1.1-2。

8.根據權利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述電解反應，電流密度為300-800A/m²，優選500-600A/m²；反應溫度為10-40℃，優選20-30℃；反應時間為1-5h，優選2-3h。