[发明专利]一种复合酸催化剂及其催化糖类制备5-羟甲基糠醛的方法

权利要求书

1.一种复合酸催化剂，其特征在于，所述复合酸催化剂包括三氟甲磺酸盐催化剂和磺化生物质炭基固体酸催化剂；所述三氟甲磺酸盐催化剂和磺化生物质炭基固体酸催化剂的质量比为1:5～5:1；

所述复合酸催化剂中磺化生物质炭基固体酸催化剂的制备方法包括如下步骤：

(1)将生物质原料干燥、研磨后，与磷酸溶液混合，于180℃～230℃下水热反应6～12h后，冷却、过滤、洗涤、于60℃～100℃干燥，得到生物质炭基材料；所述磷酸溶液的浓度为0.25M～2M；所述生物质原料与磷酸溶液的质量体积比为1:5～20，其中，所述生物质原料以克计量，磷酸溶液以毫升计量；

(2)将所述生物质炭基材料研磨后与浓硫酸混合，混合后，于55℃～100℃反应2～10h，过滤，干燥，得到所述磺化生物质炭基固体酸催化剂；所述生物质炭基材料与浓硫酸的质量体积比为1:15～40，其中，所述生物质炭基材料以克计量，浓硫酸以毫升计量；

将所述生物质炭基固体酸催化剂与所述三氟甲磺酸盐催化剂混合得到所述复合酸催化剂。

2.根据权利要求1所述的复合酸催化剂，其特征在于，所述磺化生物质炭基固体酸中生物质为椰壳、树皮、葵花籽皮、豆荚、稻麦秸秆中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的复合酸催化剂，其特征在于，所述三氟甲磺酸盐中的金属元素为镧系金属元素或钡、锰、铁、钴、镍、铜、锌中的至少一种。

4.一种制备5-羟甲基糠醛的方法，其特征在于，所述方法的催化剂为权利要求1-3任意一项所述的复合酸催化剂，原料为糖类，制备5-羟甲基糠醛，具体包括如下步骤：

(1)将所述复合酸催化剂和糖类、水-丙二醇溶剂混合后投入高压反应釜中，于163～274℃反应5.5～32h；

(2)反应结束后，用萃取剂萃取，得到5-羟甲基糠醛。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的糖类为D-吡喃葡萄糖、N-乙酰氨基葡萄糖、果糖、α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精、羟丙基纤维素、龙胆二糖、亚麻籽提取物中的一种或多种的组合。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述水-丙二醇溶剂中，水与丙二醇的体积比为2:1～1:5。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述复合酸催化剂、糖类、水-丙二醇溶剂的用量比例为：1:(5～10):(20～150)，其中，所述复合酸催化剂以克计量，所述糖类以克计量，所述水-丙二醇溶剂以毫升计量。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述萃取剂为乙腈、六甲基磷酰胺、四甲基乙二胺、三乙胺、二氧六环、甲酸甲酯、三丁胺、三辛胺、碳酸二甲酯、异丙醚、三氯乙烯、二苯醚、二氯乙烷、四氯化碳、二硫化碳、环己烷中的一种或多种的组合。