[发明专利]一种应用于制备生物糖的固体酸催化剂及制备方法

说明书

本发明公开一种应用于制备生物糖的固体酸催化剂，将固体酸催化剂置于反应体系中催化乳糖分解，所述固体酸催化剂具有球形核壳结构，固体酸催化剂的连接结构为氧化物核‑Al₂O₃壳‑SO₄^2‑；所述固体酸催化剂的形成过程如下：利用有机模板剂生长氧化物核；加入铝源溶液将氧化物核表面作为生长点位继续生长Al₂O₃，Al₂O₃包覆氧化物核形成壳层；本发明利用两次水热法制得核壳结构；本发明利用核壳结构的复合氧化物负载结构，将作为酸中心的铝元素置于固体酸催化剂的表面同时使用氧化锆固化氧化铝，兼顾固体酸催化剂的磺酸基的负载量以及结构稳定性，方便回收和重复利用。

技术领域

本发明涉及固体酸催化剂技术领域，特别是涉及一种应用于制备生物糖的固体酸催化剂及制备方法。

背景技术

工业上制备D-半乳糖是在高温高压条件下利用硫酸作催化剂，使溶液中存在大量游离的酸根离子，或者用离子交换树脂对混酸进行氢离子交换催化，在此高强度的条件下，乳糖水解效率较高。

如在CN102134614B发明专利中公开一种黑荆胶中D-半乳糖的提取方法，其包括(1)使用稀酸对黑荆胶进行水解获得含有D-半乳糖和L-阿拉伯糖单糖的水解液，过滤除杂，保留滤液；(2)然后将滤液通过阳离子交换树脂和阴离子交换树脂进行脱盐处理，之后，通过色谱分离树脂使D-半乳糖与其它单糖分离；(3)、将仅含有D-半乳糖的溶液浓缩，结晶，干燥获得D-半乳糖。从植物中提取D-半乳糖相较于使用乳糖分解获得D-半乳糖更适合工业化生产。

工业化生产半乳糖使用固体酸更容易进行催化剂的分离，降低对生产设备的腐蚀，现有技术中固体酸的种类很多，例如固载化液体酸HF/Al₂O₃、简单或者复合氧化物如Al₂O₃或者SiO₂、磷酸盐和硫酸盐以及固体超强酸等，在D-半乳糖的生产过程中多使用硫酸作为催化剂，受限于负载氧化物吸附磺酸基数量，反应的速度不是特别理想，因此D-半乳糖的反应周期较长，不利于提高生产效率。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种应用于制备生物糖的固体酸催化剂，本发明利用核壳结构的复合氧化物负载结构，将作为酸中心的铝元素置于固体酸催化剂的表面同时使用氧化锆固化氧化铝，兼顾固体酸催化剂的磺酸基的负载量以及结构稳定性，方便回收和重复利用。

为解决此技术问题，本发明的技术方案是：一种应用于制备生物糖的固体酸催化剂，将固体酸催化剂置于反应体系中催化乳糖分解，所述固体酸催化剂具有球形核壳结构，固体酸催化剂的连接结构为氧化物核-Al₂O₃壳-SO₄^2-；

所述固体酸催化剂的形成过程如下：

利用有机模板剂生长氧化物核；

加入铝源溶液将氧化物核表面作为生长点位继续生长Al₂O₃，Al₂O₃包覆氧化物核形成壳层。