1.一種催化氧化甘油制備乳酸的方法,其特征在于:以甘油為原料,水為溶劑,分子氧為氧源,采用負(fù)載型催化劑,在堿性條件下進(jìn)行氧化反應(yīng),反應(yīng)溫度為20-100℃,反應(yīng)時(shí)間為0.5-36h,一步將甘油選擇氧化制備得到乳酸。
2.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于:所述堿性條件為加入無機(jī)堿,無機(jī)堿選自氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、氫氧化鋇中的一種或兩種以上;無機(jī)堿的加入量與底物甘油的摩爾比為0.1-10。
3.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于:所述負(fù)載型催化劑包括主活性成分和載體,于其中加入或不加入助活性成分;所述載體為碳化硅、碳化氮及碳材料,所述主活性成分為Pt或Pd,所述助活性成分為Cu、Co、Fe、Mn、Ce、La、Ni、Mo、V、Cr、Zn中的一種。
4.如權(quán)利要求3所述的方法,其特征在于:主活性成分的負(fù)載量為催化劑重量的0.1-10%,優(yōu)選為0.5-5%;助活性成分的負(fù)載量為催化劑重量的0-10%,優(yōu)選為0.1-5%,其余為載體。
5.如權(quán)利要求3所述的方法,其特征在于:所述碳材料為改性的活性炭、石墨、介孔碳、碳納米管、石墨化的碳納米管、導(dǎo)電炭黑或石墨烯;所述改性的活性炭為經(jīng)過不同溫度氫氣氣氛還原或濃硝酸或過氧化氫處理過的活性炭。
6.如權(quán)利要求3所述的方法,其特征在于:所述負(fù)載型催化劑的制備方法為浸漬法、共沉淀法、沉積沉淀法、還原劑還原法中的一種或者幾種結(jié)合將活性組分擔(dān)載于載體上,干燥后獲得催化劑,其中的活性組分為主活性成分以及加入或不加入的助活性成分。
7.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于:甘油水溶液的質(zhì)量濃度為1-30%;催化劑的用量是甘油質(zhì)量的5-20%;所述反應(yīng)氣體中,分子氧的來源為氧氣或者空氣;反應(yīng)氣體中氧氣的體積百分含量為20-100%。
8.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于:本發(fā)明負(fù)載型金屬催化劑包括:Pt/SiC,Pt-Cu/C3N4,Pd-Fe/AC,Pt-La/Graphite,Pt-Ni/OMC,Pd-Ce/CNTs,Pt-Mn/G-CNTs,Pd-Zn/CCB,Pd-Mo/Graphene。
9.如權(quán)利要求1、3、6或8任一所述的方法,其特征在于:下述為幾種催化劑的制備方法:
浸漬法制備Pt/SiC催化劑:將主活性組分Pt金屬前驅(qū)體配置成溶液,浸漬于計(jì)量的SiC載體上,在20-50℃空氣氣氛干燥,在60-100℃真空干燥箱放置12h后,在氫氣氣氛下300-400℃還原3-6h,得到Pt/SiC催化劑;
浸漬-NaBH4還原法制備Pt-Cu/C3N4催化劑:將助活性組分Cu金屬前驅(qū)體配置成溶液,浸漬于計(jì)量的C3N4載體上,在20-50℃空氣氣氛干燥,在60-100℃真空干燥箱放置12h后,在氫氣氣氛下300-400℃還原3-6h,之后,在充分?jǐn)嚢柘拢瑢⑸鲜鲋苽浯呋瘎┣绑w高度分散于水中,然后緩慢加入計(jì)量的主活性組分Pt溶液,在20-80℃條件下攪拌0.25-2h,再加入過量的NaBH4水溶液作為還原劑, 繼續(xù)攪拌2-8h,過濾并洗滌至中性,在80-120℃干燥12h,得到Pt-Cu/C3N4催化劑;
浸漬-甲醛還原法制備Pd-Fe/AC催化劑:將助活性組分Fe金屬前驅(qū)體配置成溶液,浸漬于計(jì)量的經(jīng)氫氣還原處理的活性炭(AC)載體上,在20-50℃空氣氣氛干燥,在60-100℃真空干燥箱放置12h后,在氫氣氣氛下300-400℃還原3-6h,之后,在充分?jǐn)嚢柘拢瑢⑸鲜鲋苽浯呋瘎┣绑w高度分散于水中,然后緩慢加入計(jì)量的主活性組分Pd溶液,在回流狀態(tài)下保持2-6h,保持溫度為20-80℃,再加入過量的甲醛水溶液,控制溶液的pH=8-10繼續(xù)攪拌2-8h,過濾并洗滌至中性,在80-120℃干燥12h,得到Pd-Fe/AC催化劑;
共沉淀法制備Pt-La/Graphite催化劑:將石墨(Graphite)載體高度分散在水中,保持充分?jǐn)嚢瑁瑢⒁欢ū壤骰钚越M分Pt和助活性組分La金屬前驅(qū)體配置成溶液,與一定濃度的KOH溶液并流共沉淀,控制pH在8-12,在20-50℃條件下攪拌4-8h,過濾并洗滌至中性,在80-120℃干燥12h,在氫氣氣氛下200-350℃還原3-6h,得到Pt-La/Graphite催化劑;
沉積沉淀法制備Pt-Ni/OMC催化劑:將介孔碳(OMC)粉末載體高度分散在水中,保持充分?jǐn)嚢?,加入一定比例的主活性組分Pt和助活性組分Ni金屬前驅(qū)體配置成溶液,然后緩慢滴加KOH水溶液,控制pH在8-12,在20-80℃保持4-8h,過濾并洗滌至中性,在80-120℃干燥12h,在氫氣氣氛下200-350℃還原3-6h,得到Pt-Ni/OMC催化劑;
NaBH4還原法制備Pd-Ce/CNTs催化劑:將碳納米管(CNTs)粉末載體高度分散在水中,保持充分?jǐn)嚢瑁缓髮⒁欢ū壤闹骰钚越M分Pd和助活性組分Ce金屬前驅(qū)體配置成溶液,加入到上述CNTs載體的懸濁液中,在20-80℃保持0.25-2h,再加入過量的NaBH4,繼續(xù)攪拌2-8h,過濾并洗滌至中性,在80-120℃干燥12h,得到Pd-Ce/CNTs催化劑;
檸檬酸鈉還原法制備Pt-Mn/G-CNTs催化劑:將石墨化的碳納米管(G-CNTs)粉末載體高度分散在水中,保持充分?jǐn)嚢?,然后將一定比例的主活性組分Pt和助活性組分Mn金屬前驅(qū)體配置成溶液,加入到上述G-CNTs載體的懸濁液中,在20-80℃保持0.25-2h,再加入一定量的檸檬酸鈉溶液,繼續(xù)攪拌2-8h,過濾并洗滌至中性,在80-120℃干燥12h,得到Pt-Mn/G-CNTs催化劑;
乙二醇還原法制備Pd-Zn/CCB催化劑:將導(dǎo)電碳黑(CCB)粉末載體高度分散在水中,保持充分?jǐn)嚢?,然后將一定比例的主活性組分Pd和助活性組分Zn金屬前驅(qū)體配置成溶液,加入到上述CCB載體的懸濁液中,在回流狀態(tài)下保持2-6h,保持溫度為20-80℃,再加入過量的乙二醇水溶液,繼續(xù)攪拌2-8h,過濾并洗滌至中性,在80-120℃干燥12h,得到Pd-Zn/CCB催化劑;
甲醛還原法制備Pd-Mo/Graphene催化劑:將石墨烯(Graphene)粉末載體高度分散在水中,保持充分?jǐn)嚢?,然后將一定比例的主活性組分Pd和助活性組分Mo金屬前驅(qū)體配置成溶液,加入到上述Graphene載體的懸濁液中,在回流狀態(tài)下保持2-6h,保持溫度為20-80℃,再加入過量的甲醛水溶液,繼續(xù)攪拌 2-8h,過濾并洗滌至中性,在80-120℃干燥12h,得到Pd-Mo/Graphene催化劑。
10.如權(quán)利要求6或9所述的方法,其特征在于:任一負(fù)載型催化劑制備方法中,活性成分的前體為相應(yīng)活性成分的可溶性鹽或者可溶性酸。所述可溶性鹽為可溶的Pd、Cu、Co、Fe、Mn、Ce、La、Ni、Mo、V、Cr、Zn的硝酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽、醋酸鹽或氯化物鹽中的一種或者幾種;所述可溶性酸為氯鉑酸。