CN115779981A - 一种竹炭基乳酸甲酯催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种竹炭基乳酸甲酯催化剂的制备方法，将竹片浸渍到SnCl4的水溶液中，使得四价锡离子充分浸渍进入竹片的内部竹材维管束中，然后分阶段程序升温进行炭化处理，将锡基离子高效、均匀引入炭骨架，通过分阶段程序升温，协同控制分阶段的升温速率、保温温度和保温时间，提高炭材料的比表面积，促使微孔的成型，提升了催化效率，同时高温促使锡基离子参于炭基孔造型，避免高温流失且使得锡基离子与孔内活性位点结合更加牢固，以克服使用过程存在催化金属元素流失的问题，最终得到催化效能高且稳定、使用寿命长的竹炭基乳酸甲酯催化剂。
Description
技术领域
本发明涉及催化材料技术领域，尤其涉及一种竹炭基乳酸甲酯催化剂及其制备方法和应用。
背景技术
塑料是由不可再生的石化产品制造，2021年9部门联合印发了《关于扎实推进塑料污染治理工作的通知》，禁止使用不可降解塑料购物袋。因此用生物质材料替代石化产品成为主流趋势，而乳酸类产品是传统塑料材料理想的替代品。现阶段乳酸获取主要有两种途径，一种为生物发酵，另一种为化学制备。其中生物发酵具有对原料要求不高，乳酸转化率高等特点，是现阶段广泛使用的方法。但在使用中也发现了发酵法存在酶解反应速率慢，时空产率低，能耗大，原料纯化难度大的缺点。因此通过易获得简单底物葡萄糖经非均相水热条件下催化制乳酸类的化学制备法成为重要有效路径，而化学制备法中非均相催化剂是整个体系关键。
非均相催化剂有易于和产物分离、可回收、不腐蚀设备等优点，但现阶段乳酸类非均相催化剂制备工艺较为落后，且负载材料如B分子筛合成工艺复杂，其商用品昂贵。在生物质炭用于催化剂载体研究方面，主要为炭化成品通过其微介孔负载催化金属，通过高温煅烧炉制成，存在烧蚀现象严重和负载的催化金属容易流失的问题，不但影响催化剂使用效能，还会缩短催化剂使用寿命。因此，亟需一种催化效能高且稳定、使用寿命长的生物质基乳酸非均相催化剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种竹炭基乳酸甲酯催化剂及其制备方法和应用，本发明提供的方法制备的竹炭基乳酸甲酯催化剂，可作为乳酸非均相催化剂，具有催化效能高且稳定、使用寿命长的优点。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种竹炭基乳酸甲酯催化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将竹片浸渍到SnCl4的水溶液中，得到浸渍处理的竹片；
(2)将所述步骤(1)得到的浸渍处理的竹片进行炭化处理，得到竹炭基乳酸甲酯催化剂；
所述炭化处理的分阶段程序升温的方式为：第一阶段，由室温按4～12℃/min的速率升温至150～200℃，保温28～65min；第二阶段，由150～200℃按4～12℃/min的速率升温至270～380℃，保温28～65min；第三阶段，由270～380℃按4～12℃/min的速率升温至520～600℃，保温28～65min；第四阶段，由520～600℃按4～12℃/min的速率升温至720～800℃，保温28～65min；第五阶段，由720～800℃按4～12℃/min的速率升温至880～920℃，保温50～75min。
优选地，所述步骤(1)中竹片的长为3～10cm，竹片的宽为2～6cm，竹片的厚度为0.3～1.7cm。
优选地，所述步骤(1)中SnCl4的水溶液由质量之比为1：(3～8)的SnCl4·5H2O和水组成。
优选地，所述步骤(1)中浸渍的时间为2～10h。
优选地，所述浸渍的时间为3～9h。
优选地，所述步骤(1)中浸渍完成后，还包括：将浸渍的产物自然沥干。
优选地，所述步骤(2)中炭化处理在惰性气氛中进行。
优选地，所述步骤(2)中炭化处理的分阶段程序升温的方式为：第一阶段，由室温按5～10℃/min的速率升温至160～190℃，保温30～60min；第二阶段，由160～190℃按5～10℃/min的速率升温至280～350℃，保温30～60min；第三阶段，由280～350℃按5～10℃/min的速率升温至530～580℃，保温30～60min；第四阶段，由530～580℃按5～10℃/min的速率升温至730～780℃，保温30～60min；第五阶段，由730～780℃按5～10℃/min的速率升温至890～910℃，保温55～70min。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的竹炭基乳酸甲酯催化剂。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的竹炭基乳酸甲酯催化剂或所述的竹炭基乳酸甲酯催化剂在制备乳酸非均相催化剂中的应用。
本发明提供了一种竹炭基乳酸甲酯催化剂的制备方法，将竹片浸渍到SnCl4的水溶液中，得到浸渍处理的竹片，使得四价锡离子充分浸渍进入竹片的内部竹材维管束中，然后分阶段程序升温进行炭化处理，将锡基离子高效、均匀引入炭骨架，通过分阶段程序升温，协同控制分阶段的升温速率、保温温度和保温时间，实现在第一阶段中，除去竹片即竹材中的游离水，在第二阶段中，实现竹材半纤维素的裂解及结合水的去除，在第三阶段中，实现竹材木质素及纤维素的裂解，在第四阶段中，实现竹炭材料炭化开孔，在第五阶段中，进一步提高竹炭材料的比表面积，促使微孔成型，提升了制备的所述催化剂的催化效率，同时高温促使锡基离子参于炭基孔造型，避免高温流失且使得锡基离子与孔内活性位点结合更加牢固，以克服使用过程存在催化金属元素流失的问题，最终得到催化效能高且稳定、使用寿命长的竹炭基乳酸甲酯催化剂，且本发明提供的方法，处理过程为纯物理工艺，无化学药剂残留。实施例的结果显示，本发明实施例制备的竹炭基乳酸甲酯催化剂的比表面积可达802.0367m2/g，作为乳酸非均相催化剂，催化葡萄糖制备乳酸甲酯的收率为42％以上，且重复使用十次后，其催化效率还保持95％以上。
附图说明
图1本发明实施例1制备的竹炭基乳酸甲酯催化剂的等温吸脱附曲线图；
图2本发明实施例1制备的竹炭基乳酸甲酯催化剂催化葡萄糖转化后获得的产物的气质离子色谱图；
图3为本发明实施例2制备的竹炭基乳酸甲酯催化剂的等温吸脱附曲线图；
图4为本发明实施例2制备的竹炭基乳酸甲酯催化剂催化葡萄糖转化后获得的产物的气质离子色谱图。
具体实施方式
本发明提供了一种竹炭基乳酸甲酯催化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将竹片浸渍到SnCl4的水溶液中，得到浸渍处理的竹片；
(2)将所述步骤(1)得到的浸渍处理的竹片进行炭化处理，得到竹炭基乳酸甲酯催化剂；
所述炭化处理的分阶段程序升温的方式为：第一阶段，由室温按4～12℃/min的速率升温至150～200℃，保温28～65min；第二阶段，由150～200℃按4～12℃/min的速率升温至270～380℃，保温28～65min；第三阶段，由270～380℃按4～12℃/min的速率升温至520～600℃，保温28～65min；第四阶段，由520～600℃按4～12℃/min的速率升温至720～800℃，保温28～65min；第五阶段，由720～800℃按4～12℃/min的速率升温至880～920℃，保温50～75min。
在本发明中，若无特殊说明，所采用的原料均为本领域常规市售产品。
本发明将竹片浸渍到SnCl4的水溶液中，得到浸渍处理的竹片。
在本发明中，所述竹片的长优选为3～10cm，更优选为4～8cm；所述竹片的宽优选为2～6cm，更优选为3～5cm；所述竹片的厚度优选为0.3～1.7cm，更优选为0.5～1.5cm。本发明通过控制竹片的长、宽和厚度，促使SnCl4的水溶液中的四价锡离子充分进入竹片的内部竹材维管束中。
在本发明中，所述SnCl4的水溶液优选由质量之比为1：(3～8)的SnCl4·5H2O和水组成，更优选由质量之比为1：(4～6)的SnCl4·5H2O和水组成。本发明通过控制SnCl4的水溶液中SnCl4·5H2O和水的质量之比，以避免SnCl4水解形成难溶物而影响浸渍的效果。
在本发明中，所述浸渍的时间优选为2～10h，更优选为3～9h。本发明通过控制浸渍的时间，促使四价锡离子充分浸渍进入竹材内部。
浸渍完成后，本发明优选将浸渍的产物自然沥干，得到浸渍处理的竹片。
本发明对自然沥干的方式没有特殊的限定，实现除去水分即可。
得到浸渍处理的竹片后，本发明将所述浸渍处理的竹片进行炭化处理，得到竹炭基乳酸甲酯催化剂。
在本发明中，所述炭化处理优选在惰性气氛中进行。在本发明中，所述惰性气氛优选为氮气。
在本发明中，所述炭化处理的分阶段程序升温的方式为：第一阶段，由室温按4～12℃/min的速率升温至150～200℃，保温28～65min；第二阶段，由150～200℃按4～12℃/min的速率升温至270～380℃，保温28～65min；第三阶段，由270～380℃按4～12℃/min的速率升温至520～600℃，保温28～65min；第四阶段，由520～600℃按4～12℃/min的速率升温至720～800℃，保温28～65min；第五阶段，由720～800℃按4～12℃/min的速率升温至880～920℃，保温50～75min；优选为：第一阶段，由室温按5～10℃/min的速率升温至160～190℃，保温30～60min；第二阶段，由160～190℃按5～10℃/min的速率升温至280～350℃，保温30～60min；第三阶段，由280～350℃按5～10℃/min的速率升温至530～580℃，保温30～60min；第四阶段，由530～580℃按5～10℃/min的速率升温至730～780℃，保温30～60min；第五阶段，由730～780℃按5～10℃/min的速率升温至890～910℃，保温55～70min。
本发明通过分阶段程序升温进行炭化处理，协同控制分阶段的升温速率、保温温度和保温时间，实现在第一阶段中，除去竹片即竹材中游离水，在第二阶段中，实现竹材半纤维素的裂解及结合水的去除，在第三阶段中，实现竹材木质素及纤维素的裂解，在第四阶段中，实现竹炭材料炭化开孔，在第五阶段中，进一步提高炭材料的比表面积，促使微孔的成型，提升了制备的所述催化剂的催化效率，同时高温促使锡基离子参于炭基孔造型，避免高温流失且使得锡基离子与孔内活性位点结合更加牢固，以克服使用过程存在催化金属元素流失的问题，最终得到催化效能高且稳定、使用寿命长的竹炭基乳酸甲酯催化剂。
炭化处理完后，本发明优选将所述炭化处理的产物进行自然冷却，得到竹炭基乳酸甲酯催化剂。
本发明对所述自热冷却的方式没有特殊的限定，采用本领域常用的技术方案实现冷却至室温即可。
本发明提供的方法，处理过程为纯物理工艺，无化学药剂残留。本发明提供的方法制备的竹炭基乳酸甲酯催化剂，可作为乳酸非均相催化剂，具有催化效能高且稳定、使用寿命长的优点。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的竹炭基乳酸甲酯催化剂。在本发明中，所述竹炭基乳酸甲酯催化剂包括竹炭和负载在竹炭上的锡基。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的竹炭基乳酸甲酯催化剂或所述的竹炭基乳酸甲酯催化剂在制备乳酸非均相催化剂中的应用。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
(1)将竹片没入浸渍到SnCl4的水溶液中3h，得到浸渍处理的竹片；
所述SnCl4的水溶液由20g分析纯SnCl4·5H2O与100g水充分互混30min制成；
所述竹片为竹材去节制成长10cm、宽3cm、厚度为1.2cm；
(2)将所述步骤(1)得到的浸渍处理的竹片进行炭化处理，得到竹炭基乳酸甲酯催化剂；
所述炭化处理的分阶段程序升温的方式为：第一阶段，按5℃/min由室温升温至170℃，保温40min；第二阶段，按5℃/min由170℃升温至300℃，保温40min；第三阶段，按5℃/min由300℃升温至550℃，保温40min；第四阶段，按5℃/min由550℃升温至750℃，保温30min；第五阶段，按5℃/min由750℃升温至900℃，保温60min。
利用比表面积测定仪(美国ASAP2020)，经氮气等温吸脱附方法检测实施例1制备的竹炭基乳酸甲酯催化剂的比表面积802.0367m2/g。
性能测试：
一、实施例1制备的竹炭基乳酸甲酯催化剂的吸附性能测试
采用ASAP2020比表面积测定仪，将实施例1制备的竹炭基乳酸甲酯催化剂在300℃脱气300min，液氮饱和温度下77.4K，以氮(纯度为99.99％)为吸附介质，在相对压力P/P0(P，P0分别为氮低温吸附的平衡压力及饱和压力)为0.01～0.995之间，进行等温吸附和脱附的测量，获得吸附、脱附等温线图如图1所示；
由图1可知，实施例1制备的竹炭基乳酸甲酯催化剂的比表面积为802.0367m2/g吸脱附曲线闭合，表明其脱附性能优良。
二、实施例1制备的竹炭基乳酸甲酯催化剂的催化性能测试
取实施例1所制得的竹炭基乳酸甲酯催化剂2.5g，填加到葡萄糖的质量浓度为2％的葡萄糖的甲醇溶液20mL中，置于反应釜中，在160℃反应6h，经检测乳酸甲酯的收率为42％；
计算方法：乳酸甲酯的收率＝(乳酸摩尔质量/208)×0.5×100％；
按照下面条件检测实施例1制备的催化剂催化上述葡萄糖转化后获得的产物的气质离子色谱图：选用按捷伦DB-5MS色谱柱，柱温箱35℃，进样量1uL，程序升温35℃保温3min，以2℃/min升至65℃，以5℃/min升至300℃，保温5min，质谱采用按捷伦5975c三极杆分析仪，图谱检索库为NIST08.L，得到实施例1制备的催化剂催化葡萄糖转化后获得的产物的气质离子色谱图如图2所示；
由图2可知，实施例1制备的催化剂催化葡萄糖转化后获得的产物中乳酸甲酯组分占检出组分比率为72.18％，表明实施例1制备的催化剂的专一性较高。
在上述反应结束后，回收反应釜中竹炭基乳酸甲酯催化剂，按照相同的方法进行上述反应，进行催化性能测试，研究发现将实施例1所制得的竹炭基乳酸甲酯催化剂重复使用十次后，其催化效率还保持在95％以上。
实施例2
(1)将竹片没入浸渍到SnCl4的水溶液中3h，得到浸渍处理的竹片；
所述SnCl4的水溶液由取20g分析纯SnCl4·5H2O与120g水充分互混30min制成；
所述竹片为竹材去节制成长10cm、宽3cm、厚度为1.2cm的竹片；
(2)将所述步骤(1)得到的浸渍处理的竹片进行炭化处理，得到竹炭基乳酸甲酯催化剂；
所述炭化处理的分阶段程序升温的方式为：第一阶段，按8℃/min由室温升温至190℃，保温30min；第二阶段，按8℃/min由190℃升温至350℃，保温30min；第三阶段，按8℃/min由350℃升温至570℃，保温30min；第四阶段，按8℃/min由570℃升温至760℃，保温30min；第五阶段，按10℃/min由760℃升温至900℃，保温70min。
利用比表面积测定仪(美国ASAP2020)，经氮气等温吸脱附方法检测实施例2制备的竹炭基乳酸甲酯催化剂的比表面积770.9310m2/g。
一、实施例2制备的竹炭基乳酸甲酯催化剂的吸附性能测试
采用ASAP2020比表面积测定仪，将实施例2制备的竹炭基乳酸甲酯催化剂在300℃脱气300min，液氮饱和温度下77.4K，以氮(纯度为99.99％)为吸附介质，在相对压力P/P0(P，P0分别为氮低温吸附的平衡压力及饱和压力)为0.01～0.995之间，进行等温吸附和脱附的测量，获得吸附、脱附等温线图如图3所示；
由图3可知，实施例2制备的竹炭基乳酸甲酯催化剂的比表面积为770.9312m2/g，吸脱附曲线闭合，表明其脱附性能优良。
二、实施例2制备的竹炭基乳酸甲酯催化剂的催化性能测试
取实施例2所制得的竹炭基乳酸甲酯催化剂2.5g，填加到葡萄糖的质量浓度为2％的葡萄糖的甲醇溶液20mL中，置于反应釜中以，在175℃反应6h，经检测乳酸甲酯的收率为42％；
计算方法：乳酸甲酯的收率＝(乳酸摩尔质量/208)×0.5×100％；
按照下面条件检测实施例2制备的催化剂催化上述葡萄糖转化后获得的产物的气质离子色谱图：选用按捷伦DB-5MS色谱柱，柱温箱35℃，进样量1uL，程序升温35保温3min，以2℃/min升至65℃，以5℃/min升至300℃，保温5min，质谱采用按捷伦5975c三极杆分析仪，图谱检索库为NIST08.L，得到实施例2制备的催化剂催化葡萄糖转化后获得的产物的气质离子色谱图如图2所示；
由图4可知，实施例2制备的催化剂催化葡萄糖转化后获得的产物中乳酸甲酯组分占检出组分比率为75.32％，表明实施例2制备的催化剂的催化效能优良。
在上述反应结束后，回收反应釜中竹炭基乳酸甲酯催化剂，按照相同的方法进行上述反应，进行催化性能测试，研究发现将实施例2所制得的竹炭基乳酸甲酯催化剂重复使用十次后，其催化效率还保持95％以上。
综上可知，本发明实施例制备的竹炭基乳酸甲酯催化剂的比表面积可达802.0367m2/g，作为乳酸非均相催化剂，催化葡萄糖制备乳酸甲酯的收率为42％以上，且重复使用十次后，其催化效率还保持在95％以上。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种竹炭基乳酸甲酯催化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将竹片浸渍到SnCl4的水溶液中，得到浸渍处理的竹片；
(2)将所述步骤(1)得到的浸渍处理的竹片进行炭化处理，得到竹炭基乳酸甲酯催化剂；
所述炭化处理的分阶段程序升温的方式为：第一阶段，由室温按4～12℃/min的速率升温至150～200℃，保温28～65min；第二阶段，由150～200℃按4～12℃/min的速率升温至270～380℃，保温28～65min；第三阶段，由270～380℃按4～12℃/min的速率升温至520～600℃，保温28～65min；第四阶段，由520～600℃按4～12℃/min的速率升温至720～800℃，保温28～65min；第五阶段，由720～800℃按4～12℃/min的速率升温至880～920℃，保温50～75min。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中竹片的长为3～10cm，竹片的宽为2～6cm，竹片的厚度为0.3～1.7cm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中SnCl4的水溶液由质量之比为1：(3～8)的SnCl4·5H2O和水组成。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中浸渍的时间为2～10h。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述浸渍的时间为3～9h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中浸渍完成后，还包括：将浸渍的产物自然沥干。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中炭化处理在惰性气氛中进行。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中炭化处理的分阶段程序升温的方式为：第一阶段，由室温按5～10℃/min的速率升温至160～190℃，保温30～60min；第二阶段，由160～190℃按5～10℃/min的速率升温至280～350℃，保温30～60min；第三阶段，由280～350℃按5～10℃/min的速率升温至530～580℃，保温30～60min；第四阶段，由530～580℃按5～10℃/min的速率升温至730～780℃，保温30～60min；第五阶段，由730～780℃按5～10℃/min的速率升温至890～910℃，保温55～70min。
9.权利要求1～8任一项所述制备方法制备得到的竹炭基乳酸甲酯催化剂。
10.权利要求1～8任一项所述制备方法制备得到的竹炭基乳酸甲酯催化剂或权利要求9所述的竹炭基乳酸甲酯催化剂在制备乳酸非均相催化剂中的应用。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012097007A (ja) * | 2010-10-29 | 2012-05-24 | Nippon Shokubai Co Ltd | スズ含有化合物を用いた乳酸類の製造方法 |
| CN103058869A (zh) * | 2013-02-01 | 2013-04-24 | 郑州大学 | 一种催化糖转化制备乳酸及乳酸酯的方法 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130204036A1 (en) * | 2010-03-31 | 2013-08-08 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Method for producing lactic acids from carbohydrate-containing raw material |
| JP2012097007A (ja) * | 2010-10-29 | 2012-05-24 | Nippon Shokubai Co Ltd | スズ含有化合物を用いた乳酸類の製造方法 |
| CN103058869A (zh) * | 2013-02-01 | 2013-04-24 | 郑州大学 | 一种催化糖转化制备乳酸及乳酸酯的方法 |
| CN114377720A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-04-22 | 浙江省林业科学研究院 | 一种锡基催化剂及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| DE CLIPPEL, F等: "Fast and Selective Sugar Conversion to Alkyl Lactate and Lactic Acid with Bifunctional Carbon-Silica Catalysts", 《JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY》, pages 10089 - 10101 * |
| ZHOU, YX等: "A homogenous nanoporous pulmonary drug delivery system based on metal-organic frameworks with fine aerosolization performance and good compatibility", 《ACTA PHARMACEUTICA SINICA B》, pages 2404 - 2416 * |
| 于海霞: "含杂原子羧酸的有机锡配合物的合成、结构表征及性质研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》, pages 014 - 92 * |
| 岳孝阳: "葡萄糖催化醇解制备乳酸甲酯", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》, pages 041 - 61 * |
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