[发明专利]用于生物糖制备的复合硫酸根催化剂、制备方法及应用

说明书

本发明公开一种用于生物糖制备的复合硫酸根催化剂的液相制备方法，包括以下步骤：S1、制备石墨烯悬浮液；S2、40℃至80℃温度下，将氢氧化钠滴入硝酸铝溶液获得液态氢氧化铝，将氢氧化铝在搅拌条件下加入石墨烯悬浮液，氢氧化铝通过金属键嵌入石墨烯；过滤，洗涤，烘干，得到前驱体AL‑O‑GN；S3、将前驱体加入到浓硫酸结合硫酸根，过滤，干燥；S4、煅烧，得到SO₄^2‑/Al‑O‑GN固体酸；本发明还公开了SO₄^2‑/Al‑O‑GN固体酸以及将SO₄^2‑/Al‑O‑GN固体酸应用于L‑来苏糖催化；本发明利用液相环境制得的复合硫酸根利于石墨烯与氢氧化铝均匀充分的结合，利于增大固体酸催化剂的比表面积，提高催化效率。

技术领域

本发明属于复合硫酸根催化剂技术领域，特别是涉及一种用于生物糖制备的复合硫酸根催化剂、液相制备方法及应用。

背景技术

传统的高价值生物糖类生产过程中，常常需要用到酸催化，涉及食品安全卫生及环保问题，新型复合硫酸根催化剂在此领域颇受青睐，现有的复合硫酸根催化剂中，SO₄^2-/M_xO_y型应用较多，其选择性好、无污染、无腐蚀，可重复使用，尤其铝基材料，铝成本低，化学性质稳定，应用较多；但仍旧存在一些问题：例如比表面积小，降低了催化活性；或者是含硫基团易流失，活性失效快，重复性差；以上问题严重影响铝基复合硫酸根催化剂的发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于生物糖制备的复合硫酸根催化剂的液相制备方法，本发明利用液体环境利于石墨烯与氢氧化铝均匀充分的结合，利于增大复合硫酸根催化剂的比表面积。

为解决此技术问题，本发明的技术方案是：一种用于生物糖制备的复合硫酸根催化剂的液相制备方法，包括以下步骤：

S1、制备石墨烯悬浮液；

氧化石墨烯与肼加入到反应釜，超声波分散，升温至反应温度进行反应，得到石墨烯沉淀物；

沉淀物用洗涤，再次加入水，超声分散得到石墨烯悬浮液；

S2、40℃至80℃温度下，将氢氧化钠滴入硝酸铝溶液获得液态氢氧化铝，将溶解于水的氢氧化铝在搅拌条件下加入石墨烯悬浮液，氢氧化铝通过金属键嵌入石墨烯；

过滤，洗涤，烘干，得到前驱体AL-O-GN；

S3、将前驱体加入到浓硫酸结合硫酸根，过滤，干燥；

S4、煅烧，得到SO₄^2-/Al-O-GN固体酸。

优选S1中氧化石墨烯与肼的摩尔比为1：1.5；

S1中反应温度为100℃；反应时间为4h至6h。

本发明与传统石墨烯制备相比无需干燥和粉化，直接制备悬浮液，节省工艺时间，另一方面，石墨烯在干燥时，片层间容易粘连，本发明的石墨烯一直处于溶液，分散性好，所得复合硫酸根比表面积比传统方法得到产物大，催化性好；且本发明产物中铝盐与石墨烯配比更灵活可控，可通过调节二者比例控制催化活性。优选S2中铝元素的物质的量是石墨烯的物质的量的1.6至0.81倍。