[发明专利]应用于植物半乳糖制备的硅铝硼固体催化剂的制备方法

说明书

本发明公开应用于植物半乳糖制备的硅铝硼固体催化剂的制备方法，包括以下步骤：S1、使用硅骨架稳定硼；将三环己基乙基膦、氢氧化钠溶液加入反应釜，加入硅溶胶和氧化硼，搅拌均匀；第一次高温反应，氧化硼与氧化硅混合；S2、经过S1的物料体系中加入无机铝盐，充分搅拌，第二次高温反应，制得多孔的硅‑铝‑硼共混物；S3、碳化除去三环己基乙基膦；S4、将经过S3的硅‑铝‑硼共混物浸入pH值为5至6的酸性溶液，获得目标固体催化剂；本发明在植物半乳糖的制备过程使用通过硅和铝固定的硼固体催化剂，利用多孔结构在锚住硼的前提下提升乳糖与硼的接触，稳定固体催化剂的催化效率。

技术领域

本发明涉及含硼催化剂技术领域，特别是涉及应用于植物半乳糖制备的硅铝硼固体催化剂的制备方法。

背景技术

工业上制备D-半乳糖是在高温高压条件下利用硫酸作催化剂，乳糖水解获得。乳糖水解制得的D-半乳糖后续通过发酵过滤、离子交换、浓缩结晶干燥等步骤，即可得D-半乳糖纯产品。

液体酸做催化剂与产物难分离，会增加生产成本，降低催化产物的产率，固体酸催化剂方便分离，可循环使用，是一种应用前景广泛的催化剂。

现有技术中多是在固体骨架表面负载磺酸基团等官能团形成固体酸，如CN114471714A，其提出一种有机多孔超强酸固体催化剂借助特定的孔道结构，比表面积高，催化活性更高，起催化作用的磺酸基团不易流失；可见催化基团的流失不利于催化剂催化效率的维持，在工业生产中多数的固体酸多通过固体骨架负载具有催化作用的酸性基团，在液体环境中，催化基团与骨架的连接不牢固容易损失，单位质量催化剂的催化效率难以保持稳定。

发明内容

本发明的第一目的在于提供应用于植物半乳糖制备的硅铝硼固体催化剂的制备方法，本发明通过硅和铝固定硼，利用多孔结构在锚住硼的前提下提升乳糖与硼的接触，稳定固体催化剂的催化效率。

为解决此技术问题，本发明的技术方案是：应用于植物半乳糖制备的硅铝硼固体催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、使用硅骨架稳定硼；

将三环己基乙基膦、氢氧化钠溶液加入反应釜，加入硅溶胶和氧化硼，搅拌均匀；第一次高温反应，氧化硼与氧化硅混合；

S2、经过S1的物料体系中加入无机铝盐，充分搅拌，第二次高温反应，制得多孔的硅-铝-硼共混物；

向经过第二次高温反应的物料中加入氧化硼，充分搅拌，第三次高温反应，将氧化硼混排于经过第二次高温反应制得的硅-铝-硼共混物的表面；

S3、碳化除去三环己基乙基膦；

S4、将经过S3的硅-铝-硼共混物浸入pH值为5至6的酸性溶液，获得目标固体催化剂。

优选所述固体催化剂具有多孔颗粒结构，其中硼混排于硅与铝形成的固体骨架；

硅、铝和硼摩尔比如下：

n(SiO₂)：n(Al₂O₃)：n(B₂O₃)为1:(1-2):(2-3)。本发明严格控制硅、铝和硼的用量，其中，硅用量少，固体酸不稳定，回收率低。铝与硅混排，可形成多孔结构，多孔会增大固体催化剂的比表面积，增大固体催化剂与反应物的接触面积，提升催化效率；即硼作为催化中心随着硅与铝的多孔结构有效提升其裸露的程度，硼用量太少，催化效率低，硼用量太多，随着硅和铝构建的材料骨架不稳定，固体催化剂的重复利用率低。

优选向经过第二次高温反应的物料中加入氧化硼进行第三次高温反应的工艺条件如下：

反应温度为160℃至180℃，反应时间为30min至60min。

优选S3中碳化工艺条件为：