[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
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了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。所述催化劑具體為一種石墨烯負載金屬鐵酸鹽和金屬氧化物催化劑。以維生素A三苯基膦鹽的水溶液作為電解液，在該催化劑和堿存在下，進行電解反應，制得β?胡蘿卜素。本發明方法產品收率高，同時避免了傳統工藝中氧化劑的使用，安全性高，綠色環保。本發明方法還具有產品β?胡蘿卜素收率高（可達90%以上），催化劑和電解液可循環套用，廢水量少等優點。

技術領域

本發明屬于β-胡蘿卜素制備技術領域，涉及一種催化劑、該催化劑的制備方法，以及該催化劑在電化學法制備β-胡蘿卜素中的應用。

背景技術

β-胡蘿卜素(β-Carotene，分子式C₄₀H₅₆，結構如下式所示)是一種抗氧化劑，具有解毒作用，是維護人體健康不可缺少的營養素，廣泛應用于醫藥、食品、化妝品、飼料添加劑、染料等行業，具有良好的市場前景。

目前公開以維生素A及其衍生物為起始原料制備β-胡蘿卜素工藝有BernhardSchulz等(Bernhard Schulz,etal,USP.4,105,855,Manufacture ofn SymmetricalCarotenoids,[P]1978)，提供一種C20膦鹽在堿和過氧化物存在條件下反應，生成固體通過萃取、洗滌、脫除溶劑等操作后進行異構，得到β- 胡蘿卜素的方法。

該方法收率較低，且反應過程中使用過氧化物可能氧化β-胡蘿卜素，且安全風險較大。

CN101081829A公開一種在水與非水溶性溶劑兩相條件下氧化C20膦鹽制備β-胡蘿卜素的方法，通過將生成β-胡蘿卜素萃入有機相，從而避免被水相氧化劑氧化。該方法同樣收率不高，同時由于β-胡蘿卜素在有機溶劑中溶解度相對較小，因此需要大量溶劑溶解，同時該方法還產生大量廢水需處理，不利于工業化放大，此外，氧化劑的存在同樣存在安全風險。

CN101041631A公開的方法中采用次氯酸鈉為氧化劑，提高了氧化劑安全性，但該反應同樣在兩相條件下進行，收率較低，僅為40％左右。

CN110452147A公開一種以分子氧為氧化劑，加入鈀催化劑及環糊精類物質作為相轉移催化劑的方法。該方法收率較高，但需要在較高壓力下進行，存在一定安全風險，同時水和有機溶劑的使用同樣帶來大量廢水需要處理的問題。

CN107653459A公開一種以電化學方法氧化C20膦鹽制備β-胡蘿卜素的方法。該方法以電解水產生氧氣進行氧化，避免了傳統氧化劑的使用，降低了反應風險，同時路線更加綠色環保。但該方法中堿用量較高，同時反應收率較低，存在氧氣利用不充分的問題。

綜上所述，現有公開的C20膦鹽氧化偶聯制備β-胡蘿卜素的工藝中，仍舊存在反應收率低，氧化劑的使用存在一定安全風險，反應后產生大量廢水的問題。因此需要開發一種能夠解決以上問題的β-胡蘿卜素制備新方法。

發明內容

針對現有技術中存在的上述問題，本發明提供一種催化劑及其制備方法，該催化劑可用于通過電化學由維生素A三苯基膦鹽(C20膦鹽)制備β-胡蘿卜素的方法。本發明所述電化學方法不但避免了傳統工藝中氧化劑的使用，安全性高，綠色環保，同時具有產品收率高，催化劑可回收套用等優點。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案如下：

本發明提供一種催化劑，所述催化劑可用于電化學制備β-胡蘿卜素，所述催化劑具體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％，例如4.5wt％、5.5wt％、6.5wt％、7.5wt％、8.5wt％、9.5wt％，優選5-7wt％；