[发明专利]一种基于Fe3

说明书

本发明公开了一种基于Fe₃O₄的磁性固体酸催化剂及其制备方法、应用，该种方法制备的磁性固体酸具有酸催化能力和磁控分离的双重特性，符合绿色化学化工的发展理念。与现有技术相比，其合成反应方法简单、反应条件温和、操作安全、对设备无腐蚀，另外与传统酸水解皂苷方法相比，本发明先集中提取皂苷，再加制备的磁性固体酸醇解提取皂素，溶剂可回收利用，无酸性废液排放。因此它具有广泛的工业应用的前景。

技术领域

本发明涉及磁性纳米催化剂技术领域，具体涉及一种基于Fe₃O₄的磁性固体酸催化剂及其制备方法、应用。

背景技术

皂素是一种药用价值极高的医药中间体，是生产蛋白同化激素、肾上腺皮质激素、性激素、孕激素等四大类的甾体激素药物的不可替代原料，被誉为“药用黄金”。皂素主要由薯蓣科植物(黄姜、穿山龙等)根茎中所含薯蓣皂苷经酸水解获得。薯蓣皂素具有降脂、溶血、消炎等药理作用。但是经研究表明薯蓣科植物原料中皂苷含量仅为1% ~2%，并且传统的方法均采用无机强酸水解均相反应法，共存问题是提取量少、强酸腐蚀反应设备，不便于分离、工艺复杂不环保，造成极大的环境污染，最重要是薯蓣科植物里面含有较高含量的糖、淀粉、纤维等物质，在强酸水解皂苷的时候，容易被破坏而无法利用。开发出高效而清洁的皂素生产工艺显得至关重要，而解决皂苷水解污染以及提高皂素提取率是其中突破的关键点。用固体酸代替常用的无机酸是解决水污染的重要途径。尽管国内外在固体酸的理论和应用研究取得了较大的研究进展, 但其工业应用研究还有待进一步深入，特别是针对具有特殊用途的生物质的水解研究的较少。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术的不足，提出一种基于Fe₃O₄的磁性固体酸催化剂及其制备方法、应用，该种催化剂解决了传统的有机酸水解存在的不足之处，它可以避免污染环境，腐蚀设备；并且具有很好分散性，不易被氧化和耐碱性，稳定性好，循环利用损失小。

本发明提出一种基于Fe₃O₄的磁性固体酸催化剂，具有以下结构式：

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一种基于Fe₃O₄的磁性固体酸催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S11：将Fe₃O₄颗粒，超声分散于乙醇和水溶液中，并加入檬酸三钠，剧烈搅拌，回流1-3h，冷却后，用磁铁将Fe₃O₄颗粒从反应液中分离出来，然后进行洗涤、真空干燥，待用；

S12：将三乙烯四胺2-（3,4环氧环己基）乙基三甲氧基硅烷溶(ETMS)液混合加到干燥的甲苯溶液，回流加热，机械均速搅拌， 20h-24h后，加入S11处理后的Fe₃O₄颗粒和乙醇溶液，加完之后继续搅拌20h-24h，反应完毕后浸泡洗涤干燥，得到中间产物；

S13：将S12合成的中间产物，在冰浴条件下用氯磺酸磺化3-5 h，得到磁性固体酸Fe₃O₄@ETMS - TETA-SO₃H。

进一步地，S11中的Fe₃O₄颗粒质量、乙醇体积和水溶液体积比为10-20：1-50：10-50。

进一步地，S11中的Fe₃O₄颗粒与柠檬酸钠的质量比为10-20:1-5。

进一步地，S12中四乙烯三胺的体积、2-（3,4环氧环己基）乙基三甲氧基硅烷溶液的体积和Fe₃O₄颗粒的质量体积比为1-5:9-13:5-6。