[发明专利]多壁碳纳米管负载铂油脂氢化催化剂

说明书

技术领域

本发明属于催化剂领域，尤其涉及一种贵金属负载型油脂氢化催化剂。 

背景技术

20世纪初自德国科学家Wilhelm首次采用镍催化剂对油脂催化加氢以来，油脂氢化已经有了近百年的发展历史，氢化目前已成为油脂改性工业中应用最广，也是最重要的一项工艺，氢化油脂的需求量也逐年增长。食用油氢化后可以降低油脂的不饱和度，提高熔点，增加固体脂肪的含量；提高食用油脂对氧和热的稳定性；改善食用油脂的色泽、香味和口感等，扩大了在食品中的用途，一般可作为起酥油、人造奶油或代可可脂的原料，具有较高的经济价值。 

氢化过程的高温、高压、催化条件将导致大量的反式脂肪酸（trans fatty acids，TFA）产生，且不同氢化植物油中反式脂肪酸的含量因加工工艺的不同而有很大差异。研究表明，TFA可以增加人们患心血管疾病和Ⅱ型糖尿病的危险性，影响儿童生长发育，增加癌症风险等。由于对健康存在危害，TFA已成为政府、学术界、食品加工业和普遍民众关注的热点问题。国内外众多研究都致力于寻求在氢化过程中减少TFA生成量的方法。通过控制适宜的氢化操作条件（温度、压力、搅拌速度），选择合适的贵金属催化剂、添加剂如胺类物质、无机磷酸、游离脂肪酸等，或者采用超临界流体氢化和电化学氢化反应等方法，均能减少氢化油脂中反式脂肪酸的含量。研究者通过选择合适的氢化条件（如压力、温度、搅拌速度和催化剂）从而改变氢化后油脂中反式脂肪酸的形成量，且大量国外研究都着重于对催化氢化中各类催化剂的制备与性能的探究以及氢化条件的优化，从而建立氢化加工条件与反式脂肪酸形成之间的规律模型。 

由于催化剂是油脂氢化的关键，因此自从油脂加氢实现工业化生产以来，人们一直在对油脂加氢催化剂的开发、改性、完善和应用进行研究。目前传统工业上大规模生产的氢化油主要以金属镍、铜为催化剂，由于镍系催化剂具有致癌性，而铜系催化剂会产生大量反式脂肪酸，且微量铜存在会加速油脂氧化酸败。 

发明内容

本发明提供一种多壁碳纳米管负载铂油脂氢化催化剂。选用高活性、低反式脂肪酸产生量的贵金属铂为活性组分，负载于人工合成的载体多壁碳纳米管来制备负载型贵金属铂催化剂。通过大豆油的氢化实验评价得出本发明催化剂为高活性，产生的反式脂肪酸含量低，活性金属组分流失少的催化剂，且通过氢化后油脂的品质观察，该催化剂相比工业镍催化剂更适用于生产氢化食用油。 

本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 

本发明合成的多壁碳纳米管负载铂油脂氢化催化剂，由贵金属铂与载体多壁碳纳米管MCNTs组成；铂粒径大小约为4.0±1.5 nm，分散在载体多壁碳纳米管上，实际负载量为1.73%（以载体重量为基准）；载体多壁碳纳米管经浓硝酸活化氧化处理，载体MCNTs的比表面积为454.92 m²g^-1, 比孔容为0.563 cm³g^-1, 平均孔径为4.95431 nm。

催化剂的制备方法包括以下具体步骤： 

（1）载体多壁碳纳米管MCNTs的活化处理：称取3 g的MCNTs，先进行纯化处理；将MCNTs中加入68 %浓硝酸，常温下搅拌24 h，离心，过滤并洗涤数次后，在80 °C烘箱中干燥12 h；

（2）MCNTs的氧化处理：把经纯化处理好的MCNTs用研钵研磨后，加入34 %稀硝酸，常温下搅拌12 h，同样经过离心、过滤、洗涤至呈中性，在80 °C烘箱中干燥12 h，备用； 该过程使用浓酸进行活化氧化目的是对载体表面进行化学修饰作用，使其表面或管腔内壁带上一定的官能团如羧基和羟基等亲水性基团，才可以一定方式与贵金属结合，利于金属溶液的浸渍，完成负载过程；

（3）贵金属Pt负载多壁碳纳米管催化剂的制备：然后将处理后的MCNTs，加入5 mL的乙醇，加入25 mL的超纯水室温下混合均匀，超声分散30 min，更好地分散贵金属颗粒避免载体的团聚；搅拌后，加热至80 °C，保持温度30 min，加入H₂PtCl₆·6H₂O溶液，恒温下搅拌15 min后加入35 mL的甲醛溶液作为还原剂，于80 °C下冷凝回流8 h，冷却至室温后仍搅拌24 h。最后将其离心，洗涤数次后，于烘箱中干燥12 h后制得含活性组分Pt的催化剂Pt/MCNTs；制备好的催化剂使用氮气保存。