[发明专利]一种锐钛矿-金红石混合相TiO2

说明书

本发明公开了一种锐钛矿‑金红石混合相TiO₂催化剂及其制备方法和应用，该催化剂在葡萄糖溶液中合成，在葡萄糖溶液中添加钛前驱体溶液，钛前驱体包括TiOSO₄、Ti[OCH(CH₃)₂]₄和TiBr₄中的一种或几种，然后进行加热、过滤、干燥和煅烧后，研磨得到锐钛矿‑金红石混合相TiO₂催化剂。锐钛矿‑金红石混合相TiO₂催化剂用于使多糖催化水解得到果糖。利用本发明的制备方法所制备的钛矿‑金红石混合相TiO₂催化剂为多相路易斯催化剂，存在大量的TiO₆八面体和TiO₄四面体位点，还存在锐钛型TiO₂到金红石TiO₂的界面电子转移，比传统单相TiO₂能展现更强的路易斯酸性和催化活性。

技术领域

本发明涉及多糖催化剂技术领域，具体涉及一种锐钛矿-金红石混合相TiO₂催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

1923年，美国化学家路易斯(G.N.Lewis)用共价键理论解释酸碱中和反应时发现：酸碱中和过程本质上是酸H⁺和碱OH^-之间形成新的共价键的过程，结合酸碱的电子结构，从电子对的配给和接受出发，提出酸碱电子理论，又称为路易斯酸碱理论。路易斯认为：酸是价层轨道上缺电子对因而能接受电子对的物质；碱是具有孤电子对因而能授予电子对的物质。因此路易斯酸又称为电子对接受体(Acceptor)路易斯碱也叫电子对给予体(Donor)。常见的路易斯酸催化剂有AlCl₃、BF₃、SbCl₅、FeBr₃、FeCl₃、SnCl₄、TiCl₄、ZnCl₂等。路易斯酸能催化不同的药物合成反应，并有很好的收率和选择性

近年来路易斯酸作为高效催化剂，也被应用于葡萄糖异构化转化过程中，但均相路易斯催化剂(如AlCl₃,BF₃和过渡金属卤化物)在水相中不稳定。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种锐钛矿-金红石混合相TiO₂催化剂的制备方法，以该方法制成的催化剂能在水相中稳定存在，而且能提供大量的TiO₆八面体和TiO₄四面体路易斯酸，并且界面电子从锐钛型TiO₂转移到金红石TiO₂上，从而提高了催化活性；本发明的目的之二在于提供锐钛矿-金红石混合相TiO₂催化剂的应用，该催化剂能使阿洛糖、阿卓糖、古罗糖、艾杜糖、半乳糖、阿洛酮糖、山梨糖和葡萄糖等糖类催化水解得到果糖。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种锐钛矿-金红石混合相TiO₂催化剂的制备方法，包括以下步骤：

1)在葡萄糖溶液中添加钛前驱体溶液，得到混合溶液；其中，钛前驱体包括TiOSO₄、Ti[OCH(CH₃)₂]₄和TiBr₄中的一种或几种；

2)将步骤1)所得溶液在120～150℃下搅拌加热，冷却后进行过滤得到固态产物，固态产物经过清洗后进行真空干燥；

3)真空干燥后的固态产物在400～500℃下煅烧，然后对煅烧后的固体进行研磨，得到锐钛矿-金红石混合相TiO2催化剂。

进一步，步骤1)中，所述葡萄糖溶液中葡萄糖的浓度为3～8％。