一種新型的磁性碳質(zhì)材料的催化劑的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種新型的磁性碳質(zhì)材料的催化劑的制備。一種磁性碳材料的催化劑催化降解生物質(zhì)資源得到5-羥甲基糠醛(HMF)。能將儲量豐富的生物質(zhì)資源(單糖和多糖)實(shí)現(xiàn)充分利用。該催化劑具有催化性能好、可重復(fù)使用、易于分離等優(yōu)點(diǎn)，可以有效的實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用，具有工業(yè)化推廣的前景。
【專利說明】一種新型的磁性碳質(zhì)材料的催化劑的制備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用磁性碳復(fù)合材料催化降解生物質(zhì)資源(如葡萄糖，果糖)，獲得5-羥甲基糠醛(腿?)。

【背景技術(shù)】
[0002]碳材料由于其容易進(jìn)行功能化以及在酸及堿溶液中的穩(wěn)定性因而是一種理想的基體材料。由于它的可修飾的表面，它能負(fù)載相當(dāng)強(qiáng)的磺酸功能團(tuán)，能夠作為很好的酸性催化劑。磁性粒子能夠在外部磁場下進(jìn)行可控移動，應(yīng)用于催化領(lǐng)域能使催化劑再生，磁驅(qū)動分離使得催化劑在液相反應(yīng)體系中的再生比起采用過濾和離心方式更簡單易行。這些小尺寸的磁性粒子和催化劑結(jié)合達(dá)到易分離的優(yōu)勢。特別是對于循環(huán)使用的貴重催化劑和配體，能夠使它們易分離從而節(jié)約成本。
[0003]隨著化石資源的迅速消耗和環(huán)境問題的日益嚴(yán)重，開發(fā)和利用可再生能源越來越引起全世界的關(guān)注。迫使人們尋找一種綠色環(huán)保的可再生能源替代石油煤炭等不可再生能源。生物質(zhì)資源作為世界上儲量最為豐富的可再生資源，是自然界唯一的有機(jī)碳資源，可再生，分布廣，來源豐富，儲量巨大，具有潛力作為原料進(jìn)行生物質(zhì)加工提煉，具有替代石油基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的潛力。因此，在未來的資源和能源結(jié)構(gòu)中，生物質(zhì)資源將擔(dān)當(dāng)起重要的角色。糖類是地球上最豐富的有機(jī)化合物，其中多糖(例如:纖維素，淀粉，菊糖)的含量最多，他們可以被水解為單糖(葡萄糖或果糖)，而單糖進(jìn)一步轉(zhuǎn)化可以制備高附加值的化學(xué)品，例如5-羥甲基糠醛(腿?腿？是一種用途廣泛的化學(xué)中間體，從腿？出發(fā)可以合成一系列具有聞附加值的廣品。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的主要目的是提供一種磁性碳材料的催化劑催化降解生物質(zhì)資源得到5-羥甲基糠醛(腿?)。能將儲量豐富的生物質(zhì)資源(單糖和多糖)實(shí)現(xiàn)充分利用。該催化劑具有催化性能好、可重復(fù)使用、易于分離等優(yōu)點(diǎn)，可以有效的實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用，具有工業(yè)化推廣的前景。
[0005]本發(fā)明具體采用如下的技術(shù)方案:
[0006]一種磁性碳復(fù)合材料催化劑催化降解生物質(zhì)資源得到5-羥甲基糠醛(腿?)的催化劑，其特征主要包括如下步驟:
[0007](1).^35-(^^202(^07(^0213(30=61:11716116 0^1(16, ？0 = ^1-0^716116 0x1(16，111 ?5800，溶于0.31鹽酸溶液中硅酸鈉加入混合的溶液中伴隨著攪拌。在351攪拌2處，然后混合物在1501下加熱2處。當(dāng)混合物溫度降到1001時(shí)過濾得到38八-15，用去離子水洗滌并在701時(shí)干燥。
[0008]⑵.將(? (勵21 6！！20溶于丙酮溶液中，將煅燒后的38八-15加入此混合溶液中攪拌。丙酮用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器除去。產(chǎn)生的硅材料在1001下干燥。得到0)(2)38^-150
[0009](3).在室溫下，上一步得到的(? (2) 88^-15與一定量的糠醇溶液混合。此混合物被轉(zhuǎn)移到石英反應(yīng)器中(裝有一個多孔塞或者毛細(xì)管帽當(dāng)氣態(tài)的副產(chǎn)物釋放時(shí)以阻止外面的空氣進(jìn)入)。此反應(yīng)器在351恒溫1卜，為了讓糠醇充分?jǐn)U散進(jìn)孔道中。
[0010](4).加熱樣品到1051，且恒溫1卜。將樣品在管式爐中，7001下煅燒兩小時(shí)。通入氮?dú)庵钡綐悠方档绞覝?，產(chǎn)物用氫氧化鈉溶液= 1:22:44)洗滌兩次除去硅模板，過濾，并在1001下干燥
[0011](5).磁性碳質(zhì)材料和對甲苯磺酸溶于水中，巰基乙酸加入此溶液中劇烈攪拌2處，然后1011101%氨水溶液加入溶液中調(diào)節(jié)？??！至7伴隨著攪拌。經(jīng)過離心得到固體在80攝氏度下干燥12匕在400攝氏度，凡氣氛下煅燒。
[0012](6).30% ！！202溶液逐滴加入到含磁性碳質(zhì)材料的水中攪拌1011。用超純水反復(fù)沖洗，抽濾。在80攝氏度下干燥整晚得到磺酸化的磁性碳質(zhì)材料。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):能將儲量豐富的生物質(zhì)資源(單糖和多糖)實(shí)現(xiàn)充分利用工藝簡單，催化劑的催化效果好，易于分離；充分實(shí)現(xiàn)了廢舊資源的再資源化利用，能耗低，符合環(huán)保要求；催化劑使用完畢可以用外加磁場吸引再利用，循環(huán)利用，降低了生產(chǎn)成本，具有工業(yè)化應(yīng)用的前景。
【權(quán)利要求】
1.一種磁性碳復(fù)合材料催化劑催化降解生物質(zhì)資源得到5-羥甲基糠醛(HMF)的催化劑，它包括如下步驟:((1).在 35°C將 EO2ciPO7ciEO2tl (EO = ethylene oxide, PO = propyleneoxide, Mn?5800，Aldrich)溶于0.3M鹽酸溶液中娃酸鈉加入混合的溶液中伴隨著攪拌。在35°C攪拌24h，然后混合物在150°C下加熱24h。當(dāng)混合物溫度降到100°C時(shí)過濾得到SBA-15，用去離子水洗滌并在70°C時(shí)干燥。 (2).將Co(NO3)2.6H20溶于丙酮溶液中，將煅燒后的SBA-15加入此混合溶液中攪拌。丙酮用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器除去。產(chǎn)生的硅材料在100°C下干燥。得到Co(2)SBA-15。 (3).在室溫下，上一步得到的Co(2) SBA-15與一定量的糠醇溶液混合。此混合物被轉(zhuǎn)移到石英反應(yīng)器中(裝有一個多孔塞或者毛細(xì)管帽當(dāng)氣態(tài)的副產(chǎn)物釋放時(shí)以阻止外面的空氣進(jìn)入)。此反應(yīng)器在35°C恒溫lh，為了讓糠醇充分?jǐn)U散進(jìn)孔道中。 (4).加熱樣品到105°C，且恒溫lh。將樣品在管式爐中，700°C下煅燒兩小時(shí)。通入氮?dú)庵钡綐悠方档绞覝兀a(chǎn)物用氫氧化鈉溶液(NaOH - ethanol - H2O = 1:22:44)洗滌兩次除去硅模板，過濾，并在100°C下干燥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁性碳復(fù)合材料催化劑催化降解生物質(zhì)資源得到5-羥甲基糠醛(HMF)的催化劑，其特征在于:催化劑與果糖按照質(zhì)量比1:6?8混合，加熱溫度控制在110°C?130°C，恒溫?cái)嚢?80分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁性碳復(fù)合材料催化劑催化降解生物質(zhì)資源得到5-羥甲基糠醛(HMF)的催化劑，其特征在于:催化劑在反應(yīng)結(jié)束后用冰水立即淬滅反應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁性碳復(fù)合材料催化劑催化降解生物質(zhì)資源得到5-羥甲基糠醛(HMF)的催化劑，其特征在于:磁吸分離后的催化劑經(jīng)過超純水洗滌后還可重復(fù)使用5-6次，節(jié)約生產(chǎn)成本。
【文檔編號】B01J31/02GK104437620SQ201410733591
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月4日
【發(fā)明者】王海軍, 姚遠(yuǎn), 王寧寧, 顧圳, 王沿方 申請人:江南大學(xué)