一种锐钛矿-金红石混合相TiO2催化剂及其制备方法和应用

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TiO

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

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AlCl

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TiO

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TiO

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TiOSO

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％。

再进一步，步骤1)中，所述钛前驱体溶液的浓度为8mg/mL-13mg/mL。

进一步，步骤2)中，搅拌速度为300～600rpm，加热时间为1～3h。

再进一步，步骤2)中，真空干燥的温度为50～80℃，时间为8h。

进一步，步骤3)中，煅烧时间为120min。

再进一步，步骤3)中，所述锐钛矿-金红石混合相TiO

常见的多相路易斯催化剂具有耐水和环保的优点，如Nb

一种锐钛矿-金红石混合相TiO

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

锐钛矿-金红石混合相TiO

具体地，钛矿-金红石混合相TiO

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

(1)利用本发明的制备方法所制备的钛矿-金红石混合相TiO

(2)本发明制备得到的钛矿-金红石混合相TiO

附图说明

图1为实施例1、对比例1和对比例2的XRD谱图；

图2为实施例1的拉曼光谱图；

图3为实施例1的TEM图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

锐钛矿-金红石混合相TiO

本发明制备的催化剂适用于曼尼西反应和IAD反应。也适用于各种类型的反应器，如移动床反应器、管式反应器和搅拌釜反应器等。

曼尼西反应：

IAD反应：

具体地，钛矿-金红石混合相TiO

实施例1

一种锐钛矿-金红石混合相TiO

1)在浓度为8％的葡萄糖溶液中添加浓度为13mg/mL的钛前驱体溶液，得到混合溶液；其中，钛前驱体为TiOSO

2)将步骤1)所得溶液在150℃和600rpm下搅拌加热1h，冷却后进行过滤得到固态产物，固态产物经过去离子水清洗后在80℃下进行真空干燥8h；

3)然后在500℃下煅烧120min，以去除有机杂质，然后对煅烧后的固体进行研磨，得到锐钛矿-金红石混合相TiO

在本实施例中，锐钛矿-金红石混合相TiO

实施例2

一种锐钛矿-金红石混合相TiO

1)在浓度为3％的葡萄糖溶液中添加浓度为8mg/mL的钛前驱体溶液，得到混合溶液；其中，钛前驱体为质量比为1：1的Ti[OCH(CH

2)将步骤1)所得溶液在120℃和300rpm下搅拌加热3h，冷却后进行过滤得到固态产物，固态产物经过去离子水清洗后在50℃下进行真空干燥8h；

3)然后在400℃下煅烧120min，以去除有机杂质，然后对煅烧后的固体进行研磨，得到锐钛矿-金红石混合相TiO

对比例1

选用工业用TiO

对比例2

选用工业用纯锐钛矿型TiO

表征测试

一、对实施例1的H-TiO

图1中，A(101)和R(110)特征衍射峰分别代表锐钛矿和金红石。从实施例1(H-TiO

一、对实施例1的H-TiO

图2显示，在143(E

三、对实施例1的H-TiO

图3显示实施例1(H-TiO

催化剂转化葡萄糖制备果糖测试

将实施例1的H-TiO

催化反应在一个带机械搅拌的50ml高压反应器内进行。反应器设有多个进出料口，原料通过进料导管进入反应器，特定氮气/氧气体积比的空气通过喷嘴进入液相。该反应条件可根据工业需求进行放大。常规实验过程中，特定质量的葡萄糖/果糖、催化剂、水/有机溶剂加入到反应釜中，在搅拌下将混合物加热至设定温度。反应结束后反应器在冰浴中冷却，催化剂经简单离心分离回收重复利用。有机相和水相中的糖类和糖中间体采用折光率检测器(RID)和Bio-Rad Aminex HPX-87H预装柱(300mm×7.8mm)，以5mmol/L硫酸作为流动相。使用外标法对产物进行定量，采用自动进样器(Agilent G1329A)提高检测的再现性。果糖转化率(产率)根据在两相中产物浓度(可从HPLC检测结果中得出)以碳基形式计算得出。

上述催化剂的结构特征和果糖产率如下表：

表1催化剂中TiO

根据表1可知，对比例2(锐钛矿TiO

TiOSO

由此可见，实施例1的催化剂由于具有特定锐钛矿-金红石比例，存在从锐钛矿相转移到金红石相的界面电子、以及两相间的双层偶联，使电荷分离效率提高，所以本发明制备的催化剂在葡萄糖水相催化转化制备果糖过程中展现出优异的活性。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。