一種葡萄糖液相氧化金催化劑的制備方法
【專利摘要】一種葡萄糖液相氧化金催化劑的制備方法，涉及一種金催化劑。1）將植物葉干燥、粉碎成粉末備用；2）在植物葉粉末中加入水，再置于搖床中振蕩后過濾，所得濾液即為植物葉提取液；3）配制氯金酸水溶液；4）在活性炭中加入酸溶液，再置于搖床中振蕩，然后過濾、洗滌、干燥，即得到酸預(yù)處理后的活性炭載體；5）在步驟3）配制的氯金酸水溶液中加入步驟4）酸預(yù)處理后的活性炭載體，攪拌混合，再加入植物葉提取液，將Au(III)還原為金納米顆粒，再攪拌混合后，過濾、洗滌、干燥，即得到負(fù)載型納米金催化劑。條件溫和，反應(yīng)迅速，綠色環(huán)保，使得金納米顆粒分散更均勻。在金負(fù)載量為0.5%條件下葡萄糖的轉(zhuǎn)化率可達(dá)85.2%。
【專利說明】一種葡萄糖液相氧化金催化劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金催化劑，尤其是涉及一種葡萄糖液相氧化金催化劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]葡萄糖酸是一種多羥基羧酸，又名五羥基己酸，分子式為C6H12O7,被廣泛地應(yīng)用于在日常生活和工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。在食品工業(yè)方面，葡萄糖酸與鈉、鈣、鋅、亞鐵等金屬氧化物合成制得的葡萄糖酸鹽可作為營(yíng)養(yǎng)增補(bǔ)劑添等食品添加劑；在醫(yī)藥方面，葡萄糖酸鈣能促進(jìn)骨骼和牙齒的鈣化，維持神經(jīng)與肌肉的正常興奮性，降低毛細(xì)血管的滲透性；在建筑工程方面，葡萄糖酸鈉作為羥基羧酸類緩凝劑與高效減水劑復(fù)合使用，可以延緩混凝土的凝結(jié)時(shí)間、減少坍落度損失、提高混凝土強(qiáng)度。此外，還可用作金屬加工的助劑、生物降解的鰲合劑及二次采油的防沉淀劑等，應(yīng)用前景十分廣闊。利用葡萄糖制備葡萄糖酸的方法有很多，目前葡萄糖酸的生產(chǎn)方法主要有生物發(fā)酵法、電化學(xué)氧化法、均相化學(xué)氧化法和多相催化氧化法。其中，多相催化氧化法采用氣液固三相反應(yīng)體系，貴金屬負(fù)載到載體上(如活性炭、氧化鋁、氧化硅、其他分子篩等)作為催化劑，純氧氣(或者空氣)作為氧化劑，在葡萄糖水溶液中完成氧化反應(yīng)。多相催化氧化法反應(yīng)步驟簡(jiǎn)單，并且反應(yīng)條件溫和(常壓、接近室溫)，轉(zhuǎn)化率高，副產(chǎn)物少，產(chǎn)品容易分離，且催化劑可以循環(huán)使用，是一種對(duì)環(huán)境友好的合成葡萄糖酸的方法。
[0003]以活性炭為催化劑載體，尤其是貴金屬催化劑載體的研究已有幾十年的歷史。在催化科學(xué)持續(xù)發(fā)展的今天，活性炭負(fù)載貴金屬這一“古老”的催化劑體系，在新的研究理論、實(shí)驗(yàn)手段和反應(yīng)體系不斷涌現(xiàn)的情況下，仍然具有廣闊的應(yīng)用前景。對(duì)活性炭進(jìn)行有針對(duì)性的預(yù)處理可以減少活性炭中的灰份并形成有效的表面基團(tuán)，以利于活性金屬前驅(qū)體的吸附，從而改善金屬的負(fù)載效果。活性炭的預(yù)處理方法和手段多種多樣，其中酸處理時(shí)最常用的方法之一。
[0004]Gardea-Torresdey等在1999年首次報(bào)道了利用植物生物質(zhì)來吸附溶液中的Au (III),并將其還原為金單質(zhì)(Journal of Nanoparticle Research.1999，I (3): 397.)此后，植物還原法制備作為一種新興的貴金屬納米材料的制備方法，受到了人們的廣泛關(guān)注。植物還原法制備納米顆粒材料不需要添加除前驅(qū)體外的化學(xué)試劑，是綠色環(huán)境友好型的合成方法。因此，采用植物還原法制備負(fù)載型納米金催化劑，符合當(dāng)下環(huán)境保護(hù)的理念和綠色化學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種葡萄糖液相氧化金催化劑的制備方法。
[0006]本發(fā)明的具體步驟如下:
[0007]I)將植物葉干燥、粉碎成粉末備用；
[0008]2)在植物葉粉末中加入水，再置于搖床中振蕩后過濾，所得濾液即為植物葉提取液；
[0009]3)配制氯金酸水溶液；
[0010]4)在活性炭中加入酸溶液，再置于搖床中振蕩，然后過濾、洗滌、干燥，即得到酸預(yù)處理后的活性炭載體；
[0011]5)在步驟3)配制的氯金酸水溶液中加入步驟4)酸預(yù)處理后的活性炭載體，攪拌混合，再加入植物葉提取液，將Au(III)還原為金納米顆粒，再攪拌混合后，過濾、洗滌、干燥，即得到負(fù)載型納米金催化劑。
[0012]在步驟I)中，所述植物葉可采用側(cè)柏葉等。
[0013]在步驟2)中，所述植物葉粉末與水的配比可為(0.5?2)g: lOOmL，其中植物葉粉末以質(zhì)量計(jì)算，水以體積計(jì)算，所述水可采用去離子水；所述搖床中振蕩的條件可為:30°C，150rpm振蕩2h ;所述植物葉提取液的濃度為5?20g/L。
[0014]在步驟3)中，所述氯金酸水溶液的濃度可為0.25?5mmol/L。
[0015]在步驟4)中，所述活性炭與酸溶液的配比可為3g: lOOmL，其中活性炭以質(zhì)量計(jì)算，酸溶液以體積計(jì)算；所述酸溶液的濃度可為I?6mol/L，所述酸溶液可采用鹽酸溶液或硝酸溶液等；所述搖床中振蕩的條件可為:30°C，150rpm振蕩12h。
[0016]在步驟5)中，所述氯金酸水溶液、酸預(yù)處理后的活性炭載體和植物葉提取液的配比可為20mL: 0.5910g: 10mL，其中氯金酸水溶液和植物葉提取液以體積計(jì)算，酸預(yù)處理后的活性炭載體以質(zhì)量計(jì)算；所述攪拌混合的時(shí)間可為60min，控制溫度為30°C ;所述再攪拌混合的時(shí)間可為60min。
[0017]本發(fā)明通過鹽酸(或硝酸)預(yù)處理活性炭載體，然后用植物還原法制備負(fù)載型金納米催化劑，植物還原法制備的整個(gè)過程無需添加除含Au (III)前驅(qū)體(氯金酸)以外的其他化學(xué)試劑，條件溫和，反應(yīng)迅速，綠色環(huán)保。采用酸預(yù)處理活性炭載體，改善了金納米顆粒在活性炭上的負(fù)載效果，使得金納米顆粒分散更均勻。將所制備的負(fù)載型納米金催化劑用于催化葡萄糖液相氧化的反應(yīng)。評(píng)價(jià)結(jié)果表明，該負(fù)載型納米金催化劑的催化性能優(yōu)異，在金負(fù)載量為0.5%條件下葡萄糖的轉(zhuǎn)化率可達(dá)85.2%，液相色譜中沒有檢測(cè)到其他副產(chǎn)物。因此，植物還原法制備負(fù)載型納米金催化劑是一種既簡(jiǎn)便快捷又經(jīng)濟(jì)環(huán)保的方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1、3和6酸處理前后的活性炭表面官能團(tuán)的紅外波譜圖。在圖1中，曲線a為酸處理前；曲線b為鹽酸處理后；曲線c為硝酸處理后。
[0019]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制備的納米金催化劑的透射電鏡(TEM)圖。
[0020]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1制備的納米金催化劑中金納米顆粒粒徑分布圖。
[0021]圖4為本發(fā)明實(shí)施例3制備的納米金催化劑的透射電鏡(TEM)圖。
[0022]圖5為本發(fā)明實(shí)施例3制備的納米金催化劑中金納米顆粒粒徑分布圖。
[0023]圖6為本發(fā)明實(shí)施例6制備的納米金催化劑的透射電鏡(TEM)圖。
[0024]圖7為本發(fā)明實(shí)施例6制備的納米金催化劑中金納米顆粒粒徑分布圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。[0026]實(shí)施例1
[0027]植物葉提取液的配制:稱取1.0g側(cè)柏葉粉末于錐形瓶中，加入IOOmL去離子水，置于搖床(30°C、150rpm)中振蕩2h后取出，進(jìn)行過濾，所得濾液即為濃度為10g/L的側(cè)柏葉提取液。
[0028]催化劑的制備:將20mL的氯金酸溶液(0.75mmol/L)中加入0.5910g的活性炭載體(載體表面含氧基團(tuán)濃度見表1)，攪拌混合60min，控制溫度為30°C。再加入IOmL的植物葉提取液將Au(III)還原為金納米顆粒，在相同溫度下攪拌混合60min，然后進(jìn)行過濾、洗滌、干燥，所得的催化劑即為負(fù)載型納米金催化劑。
[0029]表1酸處理前后的活性炭表面含氧基團(tuán)濃度變化(Boehm滴定法)
[0030]
【權(quán)利要求】
1.一種葡萄糖液相氧化金催化劑的制備方法，其特征在于具體步驟如下: 1)將植物葉干燥、粉碎成粉末備用； 2)在植物葉粉末中加入水，再置于搖床中振蕩后過濾，所得濾液即為植物葉提取液； 3)配制氯金酸水溶液； 4)在活性炭中加入酸溶液，再置于搖床中振蕩，然后過濾、洗滌、干燥，即得到酸預(yù)處理后的活性炭載體； 5)在步驟3)配制的氯金酸水溶液中加入步驟4)酸預(yù)處理后的活性炭載體，攪拌混合，再加入植物葉提取液，將Au(III)還原為金納米顆粒，再攪拌混合后，過濾、洗滌、干燥，即得到負(fù)載型納米金催化劑。
2.如權(quán)利要求1所述一種葡萄糖液相氧化金催化劑的制備方法，其特征在于在步驟I)中，所述植物葉采用側(cè)柏葉。
3.如權(quán)利要求1所述一種葡萄糖液相氧化金催化劑的制備方法，其特征在于在步驟2)中，所述水采用去離子水。
4.如權(quán)利要求1所述一種葡萄糖液相氧化金催化劑的制備方法，其特征在于在步驟2)中，所述植物葉粉末與水的配比為(0.5?2)g: lOOmL，其中植物葉粉末以質(zhì)量計(jì)算，水以體積計(jì)算。
5.如權(quán)利要求1所述一種葡萄糖液相氧化金催化劑的制備方法，其特征在于在步驟2)中，所述搖床中振湯的條件為:30 C，150rpm振湯2h。
6.如權(quán)利要求1所述一種葡萄糖液相氧化金催化劑的制備方法，其特征在于在步驟2)中，所述植物葉提取液的濃度為5?20g/L。
7.如權(quán)利要求1所述一種葡萄糖液相氧化金催化劑的制備方法，其特征在于在步驟3)中，所述氯金酸水溶液的濃度為0.25?5mmol/L。
8.如權(quán)利要求1所述一種葡萄糖液相氧化金催化劑的制備方法，其特征在于在步驟4)中，所述活性炭與酸溶液的配比為3g: lOOmL，其中活性炭以質(zhì)量計(jì)算，酸溶液以體積計(jì)算；所述酸溶液的濃度為I?6mol/L，所述酸溶液可采用鹽酸溶液或硝酸溶液；所述搖床中振蕩的條件可為:30°C，150rpm振蕩12h。
9.如權(quán)利要求1所述一種葡萄糖液相氧化金催化劑的制備方法，其特征在于在步驟5)中，所述氯金酸水溶液、酸預(yù)處理后的活性炭載體和植物葉提取液的配比為20mL: 0.5910g: 10mL，其中氯金酸水溶液和植物葉提取液以體積計(jì)算，酸預(yù)處理后的活性炭載體以質(zhì)量計(jì)算。
10.如權(quán)利要求1所述一種葡萄糖液相氧化金催化劑的制備方法，其特征在于在步驟5)中，所述攪拌混合的時(shí)間為60min，控制溫度為30°C;所述再攪拌混合的時(shí)間可為60min。
【文檔編號(hào)】B01J37/16GK103816899SQ201410105916
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月21日
【發(fā)明者】李清彪, 呂芬芬, 杜明明, 洪英靈, 楊峰, 汪靜, 黃加樂, 孫道華 申請(qǐng)人:廈門大學(xué)