[发明专利]黏土基-SO3H固体酸材料的制备方法及其在生物质水解制备还原糖中的应用

权利要求书

1.一种黏土基-SO₃H固体酸材料的制备方法，具体步骤如下：

(1)将蒙皂族黏土和去离子水混合搅拌均匀，得到混合物1；所述蒙皂族黏土选自蒙脱土、高岭土、凹凸棒石、皂石中的一种；

(2)在混合物1中加入制备原料2，在60～100℃下搅拌1～6h进行巯基的接枝，得到浆液1；所述制备原料2选自下列之一或其中任意几种的组合：(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷、巯基乙胺、巯基乙酸、巯基乙酸甲酯、巯基乙酸乙酯、3-巯基-1-己醇、3-巯基丙酸、4-巯基苯甲酸；

(3)使浆液1固液分离，取固体；

(4)将步骤(3)所得固体进行干燥；

(5)将干燥后的固体研磨成粉末分散于双氧水和甲醇混合液进行巯基的氧化，在30～80℃下搅拌6～24h后得到浆液2；

(6)使浆液2固液分离，取固体；

(7)将步骤(6)所得固体进行干燥，得到黏土基-SO₃H固体酸材料。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，去离子水的加入量以蒙皂族黏土的质量计为15～30mL/g；所述步骤(2)中，制备原料2的加入量以蒙皂族黏土的阳离子交换容量CEC计为1-5CEC，优选3CEC。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，反应温度为80℃，反应时间为3.5小时。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述黏土基-SO₃H固体酸材料的制备方法的具体步骤如下：

(1)将蒙脱土和去离子水混合搅拌均匀，得到混合物1；

(2)在混合物1中加入(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷，其中(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷的加入量以蒙脱土的阳离子交换容量CEC计为3CEC，在80℃下搅拌3.5h进行巯基的接枝，得到浆液1；

(3)使浆液1固液分离，取固体；

(4)将步骤(3)所得固体在80～140℃干燥6～24小时，得到黏土基-SH材料；

(5)将干燥后的黏土基-SH材料研磨成粉末分散于体积比为1:2-4的质量分数为30％的双氧水和甲醇的混合液中进行巯基的氧化，在30～80℃下搅拌6～24h后得到浆液2；

(6)使浆液2固液分离，取固体；

(7)将步骤(6)所得固体在80～140℃干燥6～24小时，得到黏土基-SO₃H固体酸材料。

5.根据权利要求1所述制备方法制得的黏土基-SO₃H固体酸材料作为催化剂在生物质水解制备还原糖中的应用。

6.如权利要求5所述的应用，其特征在于：所述应用的具体步骤为：称取一定量的生物质置于反应釜中，再称取一定质量的黏土基-SO₃H固体酸材料倒入反应釜中，加入一定量的去离子水并搅拌均匀；将反应釜密封好后，升温至120℃～300℃后开始计时反应1.0h～3h，反应结束后，使反应釜自然冷却到室温，使固液分离，并从液体产物中分离得到还原糖。

7.如权利要求6所述的应用，其特征在于：所述生物质为纤维素、木质素、粉碎的稻草秸秆或竹粉。

8.如权利要求6所述的应用，其特征在于：所述生物质与黏土基-SO₃H固体酸材料的质量比为0.5:0.015～0.5:0.25，优选为0.5:0.025；所述去离子水的加入量以生物质的质量计为4-8ml/0.5g，优选5ml/0.5g。

9.如权利要求6所述的应用，其特征在于：水解反应温度为200℃，反应时间为80min。

10.如权利要求6所述的应用，其特征在于应用条件为：纤维素与黏土基-SO₃H固体酸材料的质量比为0.5:0.025，去离子水的加入量以纤维素的质量计为5ml/0.5g，水解反应温度为200℃，反应时间为80min。