一种用于葡萄糖异构制备果糖的催化剂及其制备方法和应用与流程

本发明涉及催化剂，尤其是涉及一种用于葡萄糖异构制备果糖的催化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、葡萄糖异构化为果糖是生物质转化利用中的重要反应，果糖可进一步转化为羟甲基糠醛、乳酸等高值化学品。传统工业上采用葡萄糖异构酶催化，但酶法存在反应条件苛刻、酶易失活、产物分离困难等问题。化学催化法中，均相碱催化剂副反应多、腐蚀设备且无法回收。

2、近年来，多相催化剂尤其是分子筛负载金属催化剂受到广泛关注。研究表明，具有lewis酸性的sn、mg等金属改性分子筛能有效催化葡萄糖异构化为果糖。然而，现有制备方法多采用浸渍法或离子交换法，存在金属分散度低、易团聚、活性位点分布不均等问题，且易促进葡萄糖降解，导致其催化得到的葡萄糖转化率、果糖选择性及产率较低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种用于葡萄糖异构制备果糖的催化剂及其制备方法和应用，旨在解决现有的催化剂葡萄糖转化率低、果糖选择性低及产率较低的技术问题。

2、为达到上述技术目的，本发明的技术方案的第一方面，提供一种用于葡萄糖异构制备果糖的催化剂的制备方法，所述用于葡萄糖异构制备果糖的催化剂的制备方法，包括以下步骤：将分子筛分散到第一模板剂的溶液中，加入第一金属盐的溶液和第二金属盐的溶液，陈化，得到凝胶前驱体；将分子筛晶种分散在第二模板剂中，形成悬浊液，将所述悬浊液加入所述凝胶前驱体中，水热晶化，得到晶化前驱体；将所述晶化前驱体焙烧，得到用于葡萄糖异构制备果糖的催化剂。

3、在一些实施例中，所述分子筛的硅铝比≥150；和/或，所述分子筛包括zsm-5分子筛、mcm-22分子筛、beta分子筛、全硅分子筛中的一种或多种；和/或，所述第一模板剂和所述第二模板剂各自独立地包括四丙基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基溴化铵、六亚甲基亚胺中的一种或多种；和/或，所述第一模板剂与所述分子筛中硅元素的物质的量之比为（0.1~0.8）：1。

4、在一些实施例中，所述第一金属盐包括锡盐、铂盐、锂盐中的一种或多种；和/或，所述第二金属盐包括镁盐、锑盐、铟盐中的一种或多种；和/或，所述第一金属盐与所述第二金属盐的摩尔比为1:5~5:1；和/或，所述第一金属盐和所述第二金属盐以金属氧化物计的质量之和为a，所述分子筛中以sio2计的质量为b，a/b×100%=0.5‰~10‰。

5、在一些实施例中，所述第一金属盐包括氯化锡、氯铂酸、氯化锂中的一种或多种；和/或，所述第二金属盐包括硝酸镁、氯化锑、氯化铟中的一种或多种；和/或，所述陈化的时间为6h~12h。

6、在一些实施例中，所述分子筛晶种包括zsm-5分子筛、mcm-22分子筛、beta分子筛、全硅分子筛中的一种或多种；和/或，所述分子筛晶种的加入质量为所述凝胶前驱体中的分子筛质量的1%~3%。

7、在一些实施例中，所述水热晶化的温度为150℃~180℃；和/或，所述水热晶化的时间为60h~120h。

8、在一些实施例中，所述焙烧的温度为500℃~600℃；和/或，所述焙烧的时间为4h~6h。

9、在本发明的第二方面，本发明提出了一种用于葡萄糖异构制备果糖的催化剂，所述用于葡萄糖异构制备果糖的催化剂采用本发明第一方面所述的用于葡萄糖异构制备果糖的催化剂的制备方法制备得到。

10、在本发明的第三方面，本发明提出了一种葡萄糖异构制备果糖的方法，在本发明第二方面所述的用于葡萄糖异构制备果糖的催化剂存在下，进行反应。

11、在一些实施例中，所述反应的温度为60℃~150℃；和/或，所述反应所用的溶剂包括水、甲醇、乙醇、丙三醇中的一种或多种；和/或，所述反应所用的反应器包括反应釜、固定床、浆态床中的任一种。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

13、本发明提出的用于葡萄糖异构制备果糖的催化剂的制备方法，采用分子筛为载体前驱体，通过模板剂辅助水热晶化，引入两种金属盐组分，使金属组分以si-o-me键的形式部分取代分子筛骨架t位点，或镶嵌于分子筛晶内及骨架邻近位置，从而获得金属分散均匀、水热稳定性优异、催化活性中心丰富的双金属原位掺杂分子筛催化剂。所制备的催化剂应用于葡萄糖异构制备果糖反应，具有金属分散度高、催化活性好、可重复使用等优点。与传统浸渍法制备的催化剂相比，本发明所得催化剂在葡萄糖异构化制备果糖反应中，表现出更高的葡萄糖转化率、果糖选择性及产率，且具有良好的重复使用稳定性，适用于生物质糖平台化合物的高值化转化。

1.一种用于葡萄糖异构制备果糖的催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的用于葡萄糖异构制备果糖的催化剂的制备方法，其特征在于，所述分子筛的硅铝比≥150；和/或，

3.根据权利要求1所述的用于葡萄糖异构制备果糖的催化剂的制备方法，其特征在于，所述第一金属盐包括锡盐、铂盐、锂盐中的一种或多种；和/或，

4.根据权利要求1所述的用于葡萄糖异构制备果糖的催化剂的制备方法，其特征在于，所述第一金属盐包括氯化锡、氯铂酸、氯化锂中的一种或多种；和/或，

5.根据权利要求1所述的用于葡萄糖异构制备果糖的催化剂的制备方法，其特征在于，所述分子筛晶种包括zsm-5分子筛、mcm-22分子筛、beta分子筛、全硅分子筛中的一种或多种；和/或，

6.根据权利要求1所述的用于葡萄糖异构制备果糖的催化剂的制备方法，其特征在于，所述水热晶化的温度为150℃~180℃；和/或，

7.根据权利要求1所述的用于葡萄糖异构制备果糖的催化剂的制备方法，其特征在于，所述焙烧的温度为500℃~600℃；和/或，

8.一种用于葡萄糖异构制备果糖的催化剂，其特征在于，所述用于葡萄糖异构制备果糖的催化剂采用权利要求1~7中任一项所述的用于葡萄糖异构制备果糖的催化剂的制备方法制备得到。

9.一种葡萄糖异构制备果糖的方法，其特征在于，在权利要求8所述的用于葡萄糖异构制备果糖的催化剂存在下，进行反应。

10.根据权利要求9所述的葡萄糖异构制备果糖的方法，其特征在于，所述反应的温度为60℃~150℃；和/或，