[发明专利]制备葡萄糖酸钠的催化剂及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备葡萄糖酸钠的催化剂的制备方法及其应用，是采用复合催化剂催化氧化葡萄糖合成葡萄糖酸钠，属化学建材领域。

背景技术

葡萄糖酸钠是葡萄糖的深加工产品，是制备葡萄糖酸内酯、葡萄糖酸盐(铜、锌、亚铁盐)等的基础原料，由于其具有优良的鳌合性能被广泛用于食品、轻工、化工、医药等多种工业部门。在食品行业可用作营养增补剂、固化剂、缓冲剂等，在轻工行业可用于电镀、金属与非金属的表面清洗等，在水泥工业主要用作缓凝剂，是混凝土外加剂的一个重要组分。总体而言，葡萄糖酸钠具有广阔的市场前景和应用空间。

目前国内生产葡萄糖酸钠的厂商较少，生产工艺较复杂，生产成本也较高。主要的生产方法有发酵法、电解氧化法和化学合成法。发酵法在发酵过程中无菌化要求高，产品的色泽不好控制，发酵保温时间长，反应条件苛刻，经济效益不好。电解氧化法在电解过程中有一极是浪费的，耗能较大，成本也较高，国内尚处于实验阶段。化学合成法工艺简单、反应平稳、反应条件温和，是众多方法中较先进的一种工艺。目前化学法主要有次氯酸钠氧化法、过氧化氢氧化法、多元合金催化氧化法以及用贵金属制得催化剂的催化氧化法，其中以贵金属作催化剂的主要有Pd-C、Pt-C、Pd-CaCO₃、Pd-Al₂O₃等。在工业化生产上，国内外普遍采用钯/碳催化-氢氧化钠氧化法生产葡萄糖酸钠，该法具有工艺简单、反应条件温和、反应时间相对较短、转化率高等特点，但却存在催化剂用量大且活性易下降、副反应较多、产物难以分离等缺点，致使产物的性价比降低，故而有必要深入探索葡萄糖酸钠的制备方法。

发明内容

本发明目的在于提供一种葡萄糖酸钠制备中反应选择性高，副产物相对较少的葡萄糖酸钠的催化剂及其制备方法。采用制备的铂、钯、镍负载在活性炭上的复合催化剂，通过多相催化氧化葡萄糖制备葡萄糖酸钠。

一种制备葡萄糖酸钠的催化剂，其特征在于以质量百分比计由以下组份组成：

(1)载体：活性炭，含量为87％-99％；

(2)活性物质：铂、钯、镍混合物，总含量为1％-13％，其中铂含量为0.1％-8％，钯含量为0.1％-10％，镍含量为0.1％-5％。

一种制备葡萄糖酸钠的催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)在干燥活性炭中加入水，使活性炭悬浮于水中；

(2)将氧化镍溶解在盐酸中，向其中加入质量浓度为25％-30％的氯铂酸溶液和质量浓度为20％-25％的氯钯酸溶液，混合搅拌均匀；

(3)将以上的悬浮液和溶液相互混合，升温到65℃-75℃，加入NaOH溶液，使悬浊液呈碱性，pH值为8-10；

(4)在65℃-75℃时搅拌0.5-1小时，加入甲醛溶液，还原铂、钯、镍化合物；

(5)过滤，洗涤，制得活性炭负载铂、钯、镍的复合催化剂。

(6)第(1)步及第(2)步中加入的活性炭、氧化镍、氯铂酸溶液、氯钯酸溶液量由以下关系确定：

载体：活性炭，含量为87％-99％；

活性物质：铂、钯、镍混合物，总含量为1％-13％，其中镍含量为0.1％-5％，铂含量为0.1％-8％，钯含量为0.1％-10％。

一种应用权利要求1或2所述催化剂制备葡萄糖酸钠的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)向葡萄糖溶液中加入上述催化剂，其中催化剂的用量与葡萄糖的质量比为1.5％-2.5％，搅拌反应液并升温至40℃-60℃，此时通入氧气；

(2)在反应过程中滴加NaOH溶液，保持反应液呈碱性，保温反应2-4小时；

(3)反应结束后过滤催化剂，以备重复使用，浓缩结晶得葡萄糖酸钠。

本发明制备的催化剂，通过在活性炭载体上负载铂、钯、镍，使催化剂具有很好的反应活性，铂、钯、镍之间产生协同作用，提高了催化剂的反应稳定性，改变了催化剂的电子结构并形成了不同的缺陷结构，提高了催化性能。与现有技术相比较，本发明的显著优点是：

(1)使用该新型复合催化剂多相催化氧化葡萄糖制备葡萄糖酸钠，方法简单，所生成的产物易于分离；

(2)本发明中的复合催化剂相比常用的钯炭催化剂，其催化活性略有降低，但提高了反应选择性，副产物相对较少；

(3)本发明中的复合催化剂寿命较长，可重复使用10次以上，且选择性改变不大；

(4)本发明使用的复合催化剂比单纯的钯炭催化剂要低廉，具有广阔的工业应用前景。