[发明专利]一种弱水溶性负载型磷钨杂多酸制备方法及应用

说明书

本发明属于磷钨杂多酸制备技术领域，具体涉及弱水溶性、负载型磷杂多酸的制备方法及其应用。本发明提供一种稀酸化搅拌式改性制备磷钨杂多酸的方法，制备条件常温（压）、不使用任何有机溶剂、操作简单、能耗和成本低；所得磷钨杂多酸水溶性小、比表面积大以及催化活性较高。因其表面具有催化活性的酸性部位以及杂多酸氧化还原载体（e和Ⅱ⁺）的扩散与生物质植物组织在水热条件下发生氧化作用，主要应用于催化、生物、药物、材料等方面，如：废弃生物质催化降解，化工业生产有毒有害（废）气体和污（废）水治理、其螯合物具有抗癌效果，还可应用于电极材料中。本发明用制备得到的负载型磷钨杂多酸催化强化紫苏梗的降解，实现生物质的高效转化。

技术领域

本发明属于磷钨杂多酸制备技术领域，具体涉及弱水溶性、负载型磷钨杂多酸的制备及其催化降解紫苏梗的方法。

背景技术

磷钨杂多酸也称多金属氧簇，是一种新型的多功能固体酸催化剂，具有稳定性好、选择性高、反应条件温和、腐蚀小、对环境无污染等优点，目前已成功应用于烯烃水合、烷基化及异构化反应中，并在石油炼制中如在汽油醚化、柴油/汽油氧化脱硫、汽油烷基化脱硫等方面具有一定应用。现有杂多酸制备方法主要有乙醚酸化萃取法、离子交换法、电渗析法等。乙醚酸化萃取法制备过程中，酸化程度不好把握，有时pH相差0.01所得产物结构就完全不同，且乙醚具有沸点低、有毒、易燃、极易挥发，有一定的危险性且污染环境；离子交换法虽避免了乙醚的使用，生产安全性得到提高，但生产周期长、能耗极大、且生产能力有限，成为工业化生产的瓶颈。这些方法多使用有机溶剂乙醚、且操作过程较复杂，造成资源浪费和环境污染等问题。因此，开展杂多酸清洁制备方法的研究，对促进石油化工生产等具有非常重要的意义。而将杂多酸应用于生物质的降解，将纤维素、半纤维素以及木质素等多糖聚合物转化为单糖、燃料或高附加值化学品及平台化合物，实现生物质的高效转化及资源化利用而备受人们关注。木质素是自然界中仅次于纤维素的生物质资源，也是化学制浆工业中重要的废弃物和污染物，对木质素的降解、转化及利用也关系到制浆造纸工业清洁化生产和污染环境的生物修复等领域，所以木质素的降解对环境污染的治理有着重要意义。

现有磷钨杂多酸的制备方法，如2011年4月20日公开的公开号为CN102744088B的“一种磷钨杂多酸的制备方法”，公开的方法是：将钨酸钠和磷酸氢二钠溶于水中，在加热和酸性条件下生成磷钨酸和磷钨酸钠的混合溶液，然后将C_nH_2n+1N⁺Cl^-的有机溶液加入到磷钨酸和磷钨酸钠的混合溶液中，反应后，产物经离心、洗涤、干燥和焙烧，即得到磷钨杂多酸。该方法虽规避了乙醚酸化制备方法的缺陷，但仍存在以下的不足：（1）虽使用C_nH_2n+1N⁺Cl^-为络合剂取代乙醚，但仍然使用了有机溶剂，有机溶剂多数有毒、易挥发，在一定程度上危害人体健康，造成环境污染；（2）干燥和焙烧需要在惰性气体氮气条件下进行，增加生产过程中的不安全隐患，以及增加生产成本；（3）为满足酸性条件需要加入浓盐酸，易腐蚀设备，增加设备的维护费用，进而增加生产成本。

发明内容

本发明的目的是，针对现有磷钨杂多酸制备方法的不足，提供一种稀酸化搅拌式改性制备磷钨杂多酸的方法，实现制备条件常温（压）、不使用任何有机溶剂、操作步骤少且简单、生产能耗和成本低等特点，制备所得磷钨杂多酸盐具有水溶性小、比表面积大、催化活性高等特点。