[发明专利]一种葡萄糖制果糖催化剂及其合成方法

说明书

本发明涉及一种葡萄糖制果糖催化剂及其合成方法，将FeCl₃·6H₂O和MCl₂溶于乙二醇中，加入醋酸钠，进行水热反应，得到的MFe₂O₄粒子，其中M=Zn或Co；再将MFe₂O₄粒子与ZIFs母液混合，进行搅拌反应，经磁性分离，洗涤、干燥，得到催化剂。本发明在磁性粒子里掺杂ZIFs同源金属，合成MFe₂O₄@ZIFs催化剂，解决了磁性粒子与ZIFs材料间结合力差的问题，作为催化葡萄糖制备果糖的催化剂，具有反应条件温和，果糖收率高，催化剂可以磁性分离且可重复利用，使用周期长等优点。

技术领域

本发明涉及葡萄糖制备果糖领域，具体涉及一种葡萄糖制果糖催化剂及其合成方法。

背景技术

近年来，随着生物质资源的开发利用，将储量丰富的葡萄糖转化为高价值的果糖成为研究热点之一。目前工业上果糖的生产主要是葡萄糖在生物酶作用下异构化制备果糖。但生物酶在反应过程中的稳定性对糖转化效率影响显著，需在一定的酸性环境下这些生物酶才能得以存活，对反应关键参数的控制极为严格，同时这些生物酶的生产成本非常高，使得果糖在其合成工艺上受到一定程度的限制。因此，葡萄糖化学催化异构制备果糖技术成为研究热点，常用的催化剂包括碱或Lewis酸。

CN106632522A公开了一种碱性离子液体催化葡萄糖制备果糖的方法。该方法以碱性离子液体和葡萄糖为原料，加入水为溶剂；葡萄糖在体系中浓度为0.1-1mol/L；离子液体催化剂对葡萄糖浓度为10-30mol%；反应温度为70-120℃；反应时间为10-60min；所得葡萄糖转化率为47-59%，果糖收率为35-37%。所述离子液体催化剂为由阳离子和阴离子构成的碱性功能化离子液体；所述阳离子为烷基取代咪唑、季铵或烷基取代吗啡啉；阴离子为羧酸根、氢氧根、碳酸根或脯氨酸根。但是，该方法存在碱性离子液体催化剂与反应体系不易分离的难题，而且果糖收率有待提高。

类沸石咪唑骨架材料（ZIFs）是一类以Zn或Co为金属源、咪唑或咪唑衍生物为有机配体反应生成的具有沸石骨架结构的金属有机骨架材料（MOFs），该类材料具有水热及化学稳定性好、孔容和比表面积大、易于功能化等优点，所以ZIFs材料被广泛应用于催化、传感、气体吸附与分离等重要领域。近年来以Fe₃O₄为代表的磁性粒子由于其较高的磁响应性被广泛应用，具体是指将催化剂与磁性材料进行复合制备成磁性催化剂，然后利用外加磁场来实现磁性催化剂的快速回收，为催化剂从反应体系中的回收供了一种新思路。但是，磁性粒子与ZIFs材料间由于性质差异，导致核、壳材料存在不易结合或者结合力差等问题，使用周期短。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种葡萄糖制果糖催化剂及其合成方法。本发明在Fe₃O₄磁性粒子里掺杂ZIFs材料的同源金属，合成MFe₂O₄@ZIFs催化剂，解决了磁性粒子与ZIFs材料间结合力差的问题，作为催化葡萄糖制备果糖的催化剂，具有反应条件温和，果糖收率高，催化剂可以磁性分离且可重复利用，使用周期长等优点。

本发明提供的葡萄糖制果糖催化剂，主要包括如下步骤：

（1）将FeCl₃·6H₂O和MCl₂溶于乙二醇中，加入醋酸钠进行反应，随后进行水热反应，得到的MFe₂O₄粒子通过磁性回收，洗涤、干燥，其中M=Zn或Co；

（2）将MFe₂O₄粒子与ZIFs母液混合，进行搅拌反应，产物粒子经磁性分离，洗涤、干燥，得到MFe₂O₄@ZIFs核壳催化剂。