一种磺酸基碳催化剂及其制备方法和应用与流程

技术特征：
1.一种磺酸基碳催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将废弃口罩和布朗斯酸混合，得到混合物；所述布朗斯酸包括5-磺基水杨酸和/或硫酸铝；(2)将所述步骤(1)得到的混合物依次进行球磨、热处理和氧化处理，得到磺酸基碳催化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中废弃口罩和布朗斯酸的质量比为(0.5～1)：(1～2)。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中球磨的转速为30～35hz，球磨的时间为10～120min，球磨所用球磨珠的直径为5～20mm，球磨的球料比为(4～15)：(1～5)。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中热处理的温度为400～600℃，热处理的时间为2～4h。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中氧化处理的温度为20～25℃，氧化处理的时间为12～36h。6.根据权利要求1或5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中氧化处理所用氧化剂包括双氧水、硝酸或臭氧。7.权利要求1～6任一项所述制备方法制备得到的磺酸基碳催化剂，所述磺酸基碳催化剂包含含氧官能团和磺酸基官能团；所述含氧官能团包括羟基官能团和羧基官能团。8.权利要求7所述磺酸基碳催化剂在催化果糖制备5-羟甲基糠醛中的应用，包括：将权利要求7所述的磺酸基碳催化剂和果糖、离子液体混合后进行脱水反应，得到5-羟甲基糠醛。9.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述脱水反应的温度为90～110℃，所述脱水反应的时间为30～120min。10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述磺酸基碳催化剂、果糖和离子液体混合后得到的混合液中果糖的质量浓度为2～6％；所述磺酸基碳催化剂与果糖的质量比为1：(1～2)。

技术总结
本发明属于固体催化剂技术领域，提供了一种磺酸基碳催化剂的制备方法，将废弃口罩和布朗斯酸混合后依次进行球磨、热处理和氧化处理，得到磺酸基碳催化剂；布朗斯酸包括5-磺基水杨酸和/或硫酸铝。本发明通过在含有5-磺基水杨酸和硫酸铝的条件下对口罩进行球磨，使口罩的主要成分聚丙烯酸酯发生裂解，进而促进其在热处理过程中发生碳化反应，并在其上形成磺酸基催化点位，然后通过氧化处理使催化剂富含含氧官能团；其中的含氧官能团有利于果糖吸附，促进物质传质，磺酸基官能团能够促进果糖转化为终产物5-羟甲基糠醛，从而实现了催化反应的高效进行。实施例的结果显示，果糖的转化率为82％，5-HMF的产率为63％。HMF的产率为63％。HMF的产率为63％。


技术研发人员：郭海心 郝钰羽 申锋
受保护的技术使用者：农业农村部环境保护科研监测所
技术研发日：2022.03.03
技术公布日：2022/6/3