RU2468861C1 - Способ получения катализатора на пористом металлооксидном носителе для окисления углеводов - Google Patents
Способ получения катализатора на пористом металлооксидном носителе для окисления углеводов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2468861C1 RU2468861C1 RU2011117967/04A RU2011117967A RU2468861C1 RU 2468861 C1 RU2468861 C1 RU 2468861C1 RU 2011117967/04 A RU2011117967/04 A RU 2011117967/04A RU 2011117967 A RU2011117967 A RU 2011117967A RU 2468861 C1 RU2468861 C1 RU 2468861C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- precursor
- gold
- metal oxide
- porous metal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
Изобретение касается способа получения и применения полученного золотого катализатора для окисления альдегидных групп в карбоксильные функциональные группы. С помощью катализатора можно окислить глюкозу в глюконовую кислоту, а лактозу - в лактобионовую кислоту. Способ получения катализатора на пористом металлооксидном носителе для окисления углеводов отличается тем, что предшественником золота является прекурсор, получаемый ионной флотоэкстракцией из скрапа золота, а восстановителем прекурсора гидразингидрат или борогидрид натрия. Технический результат - использование отходов обеспечивает материалосберегающий фактор способа. 5 пр.
Description
Изобретение касается способа приготовления и применения золотого катализатора для окисления альдегидных групп в карбоксильные функциональные группы. В мировом масштабе при производстве сыров в качестве побочного продукта получают 1,2 млн т лактозы. Большая часть лактозы отправляется на очистные сооружения. Лактоза плохо усваивается большинством населения. А продукт ее окисления лактобионовая кислота может применяться в медицине, для производства стиральных порошков, пищевых продуктов. Альдоновые кислоты применяются в фармацевтической промышленности, при изготовлении косметики.
В публикации (Biella et al. J. Cat. 2002. V.206 P.242) для селективного окисления глюкозы в глюконовую кислоту описано использование золотого катализатора на углероде. Однако в реакции получения глюконовой кислоты с понижением рН катализатор (золото) на углероде постепенно выщелачивается. Более стабильным по отношению к рН является катализатор (прототип) на оксидных носителях Al2O3, TiO3 (патент РФ 2378048). В известном способе получения золотого катализатора на пористом металлооксидном носителе для окисления углеводов предшественником (прекурсором) является золотохлористоводородная кислота HAuCl4, которая восстанавливается водородом. HAuCl4 в водном растворе нестабильна и гидролизуется. Количество различных гидролизующихся форм зависят от времени и рН. Эти недостатки осложняют процесс получения золота. Применение водорода в качестве восстановителя пожароопасно и взрывоопасно.
Технической задачей изобретения является упрощение способа. Способ получения катализатора на пористом металлооксидном носителе для окисления углеводов согласно изобретению отличается тем, что предшественником золота является прекурсор, получаемый флотоэкстракцией из скрапа золота, а в качестве восстановителей используют гидразингидрат или борогидрид натрия. В роли прекурсора выступает соль катионного поверхностно-активного вещества (ПАВ), например, цетипиридиний хлорида (ЦПХ), цетилтриметиламмоний хлорида (ЦТМХ):
Соль AuCl4 ЦП хорошо адсорбируется на Al2O3, TiO2 из водных растворов и восстанавливается гидразингидратом или борогидридом натрия:
Получение прекурсора из золотого скрапа. Позолоченные ножки бытового транзистора растворяют в царской водке. Для удаления окислов азота полученный раствор обрабатывают 6 М соляной кислотой до влажных солей, которые затем растворяют в 1М HCl. 50 мл раствора загружают во флотатор, предварительно заполненный раствором 0,5 М HCl в количестве 1 л. Затем в этот раствор добавляют 1,36 г ЦПХ, растворенного в 10 мл этилового спирта. Раствор становился мутным вследствие образования прекурсора по уравнению (1). Сверху во флотатор добавляют 100 мл смеси хлороформа, толуола и амилового спирта в соотношении 1:3:6 (по объему) и флотируют в течение 1 часа. Верхний органический слой отделяют, растворитель испаряют. Получают остаток 0,75 г прекурсора в виде пасты черного цвета. Определяют в нем содержание элементов рентгенофлуоресцентным методом с использованием рентгенофлуоресцентного спектрометра модели EDX - 800 HS производства фирмы «Shimadzu» (Япония). В прекурсоре с учетом метода внутренней нормализации (без органики) содержится 79% Au, 16% К, 3% Si, 1% W, 1% Br.
Приготовление катализатора Au/Al2O3 (1% Au). Восстановитель гидразингдрат. Пример 1. В качестве материала носителя был использован Puralox HP 14/150 (Sasol/Condea) с удельной поверхностью 150 м2/г. К водной суспензии из 30 г А2О3 в 500 мл дистиллированной воды, нагретой до 60°С и имеющей рН 7, установленным посредством 0,1 М КОН, при интенсивном перемешивании в течение 3 часов прикапывают водный раствор прекурсора AuCl4 ЦП из расчета 0,3 г Au. Суспензию охлаждают до комнатной температуры. К адсорбированному на носителе прекурсору добавляют 10 мл 0,6 М водного раствора гидразингидрата и 6 мл 2 М раствора КОН для восстановления ионов золота по уравнению (2). После перемешивания в течение 1 часа твердое вещество отделяют на центрифуге, трижды промывают водой, сушат 24 часа на воздухе и 4 часа при 50°С. Полученный катализатор нагревают в токе азота при 250°С 3 часа. Размер наночастиц Au на катализаторе по данным ПЭМ 4-10 нм. Содержание золота 0,95%.
Приготовление катализатора Au/TiO2 (0,5% Au). Пример 2. Восстановитель гидразингидрат. В качестве материала носителя был использован гидрат анатазного оксида титана (Kronos с удельной поверхностью 280 м2/г.). К водной суспензии 25 г TiO2 в 500 г дистиллированной воды, нагретой до 60°С и имеющей рН 6,5, установленный 0,1 М раствором КОН, при интенсивном перемешивании в течение 3 часов прикапывают водный раствор прекурсора из расчета 0,15 г Au. Суспензию охлаждают до комнатной температуры. К адсорбированному на носителе прекурсору добавляют 5 мл 0,6 М водного раствора гидразингидрата и 3 мл 2 М раствора КОН для восстановления ионов золота по уравнению (2). После перемешивания в течение 1 часа твердое вещество отделяют на центрифуге, трижды промывают водой, сушат 24 часа на воздухе и 4 часа при 50°С. Полученный катализатор нагревают в токе азота при 250°С 3 часа. Размер наночастиц Au на катализаторе по данным ПЭМ 3-12 нм. Содержание золота 0,48%.
Приготовление катализатора Au/Al2O3 (1% Au). Восстановитель борогидрид натрия. Пример 3. В качестве материала носителя был использован Puralox HP 14/150 (Sasol/Condea) с удельной поверхностью 150 м2 /г. К водной суспензии из 30 г Al2O3 в 500 мл дистиллированной воды, комнатной температуры и имеющей рН 7, установленным посредством 0,1 М КОН, при интенсивном перемешивании в течение 3 часов прикапывают водный раствор прекурсора из расчета 0,3 г Au. Суспензию охлаждают до комнатной температуры. К адсорбированному на носителе прекурсору добавляют 0,2 г борогидрида натрия в виде 0,001 М охлажденного раствора для восстановления ионов золота по уравнению (3). После перемешивания в течение 1 часа катализатор отделяют на центрифуге, трижды промывают водой, сушат 24 часа на воздухе и 4 часа при 50°С в сушильном шкафу. Полученный катализатор нагревают в токе азота при 250°С 3 часа. Размер наночастиц Au на катализаторе по данным ПЭМ 2-12 нм. Содержание золота 0,92%.
Каталитическое окисление глюкозы. Пример 1. Реакцию проводят в трехгорлой колбе с 500 мл 0,1 М раствора глюкозы и 2 г золотого катализатора, полученного в примере 1. Кислород барботируют через пористый стеклянный фильтр со скоростью 500 мл/мин. В зоне реакции поддерживают постоянный рН 9 с помощью 2 М раствора КОН постоянным прикапыванием из бюретки. По количеству КОН, пошедшего на нейтрализацию глюконовой кислоты, определяют активность катализатора. Максимальная удельная активность катализатора 0,4 моль/г·мин. Конверсия глюкозы 95-99% через 30 мин.
Каталитическое окисление лактозы. Пример 2. Катализатор Au/TiO2 (0,5% Au). Окисление лактозы происходило при следующих условиях реакции. Исходная концентрация лактозы 0,1 М. Объем раствора лактозы 500 мл. Количество катализатора 2 г/л. Скорость пропускания кислорода 500 мл/мин. Давление атмосферное. Скорость перемешивания 600 об/мин. Начальная удельная активность катализатора 0,15 моль/г·мин. Конверсия лактозы в лактобионовую кислоту 95% через 20 мин.
Claims (1)
- Способ получения катализатора на пористом металлооксидном носителе для окисления углеводов, отличающийся тем, что предшественником золота является прекурсор, получаемый ионной флотоэкстракцией из скрапа золота, а восстановителем прекурсора - гидразингидрат или борогидрид натрия.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011117967/04A RU2468861C1 (ru) | 2011-05-04 | 2011-05-04 | Способ получения катализатора на пористом металлооксидном носителе для окисления углеводов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011117967/04A RU2468861C1 (ru) | 2011-05-04 | 2011-05-04 | Способ получения катализатора на пористом металлооксидном носителе для окисления углеводов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2468861C1 true RU2468861C1 (ru) | 2012-12-10 |
Family
ID=49255662
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011117967/04A RU2468861C1 (ru) | 2011-05-04 | 2011-05-04 | Способ получения катализатора на пористом металлооксидном носителе для окисления углеводов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2468861C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004099114A1 (de) * | 2003-05-05 | 2004-11-18 | Südzucker Aktiengesellschaft Mannheim/Ochsenfurt | Verfahren zur selektiven kohlenhydrat-oxidation unter verwendung geträgerter gold-katalysatoren |
RU2372985C2 (ru) * | 2005-01-04 | 2009-11-20 | 3М Инновейтив Пропертиз Компани | Гетерогенная композитная углеродистая каталитическая система и способ, использующий каталитически активное золото |
RU2378048C2 (ru) * | 2005-08-05 | 2010-01-10 | Зюдцукер Акциенгезелльшафт Маннхайм/Окзенфурт | Золотой катализатор на носителе |
US20100137637A1 (en) * | 2007-02-03 | 2010-06-03 | Alireza Haji Begli | Carbon-supported gold catalyst |
-
2011
- 2011-05-04 RU RU2011117967/04A patent/RU2468861C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004099114A1 (de) * | 2003-05-05 | 2004-11-18 | Südzucker Aktiengesellschaft Mannheim/Ochsenfurt | Verfahren zur selektiven kohlenhydrat-oxidation unter verwendung geträgerter gold-katalysatoren |
RU2372985C2 (ru) * | 2005-01-04 | 2009-11-20 | 3М Инновейтив Пропертиз Компани | Гетерогенная композитная углеродистая каталитическая система и способ, использующий каталитически активное золото |
RU2378048C2 (ru) * | 2005-08-05 | 2010-01-10 | Зюдцукер Акциенгезелльшафт Маннхайм/Окзенфурт | Золотой катализатор на носителе |
US20100137637A1 (en) * | 2007-02-03 | 2010-06-03 | Alireza Haji Begli | Carbon-supported gold catalyst |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Li et al. | Engineering noble metal nanomaterials for environmental applications | |
Liao et al. | Mono-mercury doping of Au25 and the HOMO/LUMO energies evaluation employing differential pulse voltammetry | |
Sun et al. | Seedless and templateless synthesis of rectangular palladium nanoparticles | |
Wang et al. | MnO2 nanorod supported gold nanoparticles with enhanced activity for solvent-free aerobic alcohol oxidation | |
Prüße et al. | Gold-catalyzed selective glucose oxidation at high glucose concentrations and oxygen partial pressures | |
CN108982631B (zh) | 一种石墨烯单原子金复合材料及其制备方法和应用 | |
Tikariha et al. | Biosynthesis of gold nanoparticles, scope and application: a review | |
Shahzad et al. | Versatile Ag2O and ZnO nanomaterials fabricated via annealed Ag-PMOS and ZnO-PMOS: An efficient photocatalysis tool for azo dyes | |
US9415442B2 (en) | Stable oxide encapsulated metal clusters and nanoparticles | |
Fischer et al. | Gold nanoparticle-decorated diatom biosilica: a favorable catalyst for the oxidation of d-glucose | |
CN109718806A (zh) | 一种贵金属单原子催化剂及其制备方法和应用 | |
Kapkowski et al. | SiO2-, Cu-, and Ni-supported Au nanoparticles for selective glycerol oxidation in the liquid phase | |
CN104028272A (zh) | 石墨烯负载铜-镍复合纳米光催化剂、制备方法及应用 | |
WO2012012927A1 (zh) | 用于贵重金属超细纳米线水相合成及其自沉降构建贵重金属纳孔膜的方法 | |
JP4784727B2 (ja) | 金属超微粒子を担持した多孔質複合体 | |
WO2012016565A3 (de) | Verfahren zur herstellung von nanopartikeln aus einem edelmetall und die verwendung der so hergestellten nanopartikel | |
CN108430676A (zh) | 在不使用形状导向剂的情况下在含水环境中合成金属纳米颗粒的方法 | |
Guo et al. | Zn-doped Bi2O2CO3: Synthesis, characterization and photocatalytic properties | |
Gupta et al. | Photochemically assisted formation of silver nanoparticles by dithizone, and its application in amperometric sensing of cefotaxime | |
CN104193615A (zh) | 一种1,2-丙二醇催化氧化的方法 | |
Danwittayakul et al. | Controlled growth of zinc oxide microrods by hydrothermal process on porous ceramic supports for catalytic application | |
Motta et al. | Preformed Au colloidal nanoparticles immobilised on NiO as highly efficient heterogeneous catalysts for reduction of 4-nitrophenol to 4-aminophenol | |
RU2468861C1 (ru) | Способ получения катализатора на пористом металлооксидном носителе для окисления углеводов | |
CN103894192B (zh) | 一种气相光催化选择性氧化甲醇合成甲酸甲酯的负载型金银合金催化剂的制备及其应用 | |
CN103739479B (zh) | 用金催化剂由葡萄糖催化氧化制备葡萄糖酸钠的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130505 |