一种基于Fe制造技术

本发明专利技术公开了一种基于Fe

A Fe based

【技术实现步骤摘要】
一种基于Fe3O4的磁性固体酸催化剂及其制备方法、应用
本专利技术涉及磁性纳米催化剂
，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，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。本专利技术提出一种基于Fe3O4的磁性固体酸催化剂，具有以下结构式：。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3-5h，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。进一步地，S12中的得到的中间产物分别依次经过甲醇、乙醇和水溶液进行浸泡洗涤。进一步地，S13中的中间产物的质量与氯磺酸的体积比为0.1-1:0.1-2。一种提取皂素的方法，其特征在于：包括以下步骤：S21：将薯蓣科植物根茎洗净粉碎过筛，取筛下物，加入乙醇，并在回流状态下提取，待布氏漏斗抽滤后，用乙醇洗涤，合并滤液，旋干液体，得到的固体烘干即得皂苷粗品；S22：将皂苷粗品置于配有冷凝管及搅拌装置的三口烧瓶内，在机械搅拌条件下加入磁性固体酸催化剂、乙醇，在温度为80-110℃下反应4h-6h，冷却至室温，用磁铁回收磁性固体酸，加入乙醇洗涤磁性固体酸且待收集完后，洗涤液和剩余反应液加热旋转蒸干，得到固体产物；S23：向S22所得固体产物采用索式提取法，用有机溶剂进行抽提，蒸发浓缩得到皂素。进一步地，S21中的薯蓣科植物的和乙醇的体积比为1:1-10；S22中皂苷粗品的质量、磁性固体酸催化剂的质量和乙醇的体积比为0.1-0.5:0.1-1.5:5-20。进一步地，S23中的有机溶剂为石油醚、氯仿或二氯甲烷。本专利技术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，本专利技术先集中提取皂苷，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。本专利技术的一种基于Fe3O4的磁性固体酸催化剂及其制备方法、应用，与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1）本涉及的合成新固体酸方法简单、反应条件温和、操作安全，对设备无腐蚀，对环境友好，且水解黄姜皂苷活性高，实用性强，适合推广应用。2）本专利技术所述磁性固体酸催化剂水解活性效率比同质量的硫酸水解高。3）本专利技术在优化提取皂素清洁工艺，先将从黄姜粗粉中集中提取黄姜皂苷元，再利用制备的固体酸，按照不同比例醇解皂苷元，得到薯蓣皂素。4）本专利技术制备了一种新的磁性固体酸催化剂，并应用于薯蓣科植物等中皂素的提取。磁性固体酸提取效率高，可循环利用，并可解决采用无机强酸水解造成的废液酸度高、色度大、盐份高、组成复杂等问题，具有显著的经济和环境效益。说明书附图图1为本专利技术一种基于Fe3O4的磁性固体酸催化剂的红外光谱图；图2为本专利技术一种基于Fe3O4的磁性固体酸催化剂的热重分析图。具体实施方式为下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外，本领域技术人员对本专利技术所做的各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所要求保护的范围内。本专利技术实施例中的配比均为以重量计。实施例1一种基于Fe3O4的磁性固体酸催化剂，其制备方法包括如下步骤：1）以Fe3O4颗粒为原料，加入柠檬酸三钠煮沸；具体包括如下步骤：称取Fe3O4颗粒（45.0g）超声10min分散于100mL无水乙醇与20mL蒸馏水混合溶液中，80°C下机械搅拌4h；用磁铁分离出Fe3O4颗粒，分别用蒸馏水和乙醇洗涤三次至pH为中性，60℃下真空干燥；2）量取5ml2-（3,4环氧环己基）乙基三甲氧基硅烷溶液加入100mL干甲苯、10ml四乙烯三胺的搅拌溶液中，混合物在80°C机械搅拌24h。称取步骤1）制备的Fe3O4质量为1.1802g,和10ml乙醇加入到反应液中，解决方案是在80°C搅拌24h，待反应完毕Fe3O4@SiO2-EP-TETA在外部磁铁磁作用下分离之后甲醇和乙醇洗。然后，将其与乙醇浸泡24小时，除去未反应的底物和副产物，再分别用蒸馏水和乙醇洗涤三次至中性，60℃下真空干燥得到最终产品Fe3O4@ETMS-TETA质量为3.6254g3）称量步骤2）中的Fe3O4@ETMS2-TETA颗粒1.1706g超声分散于40mL氯仿，二氯甲烷的其中的一种或两种混合液中，滴加入氯磺酸（0.5mL），滴完后继续反应6h，反应过程中产生的HCl气体用NaOH溶液吸收；反应结束后用磁铁分离出Fe3O4@ETMS-TETA@SO3H，用无水CH2Cl2,无水乙醇洗涤多次，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于Fe

【技术特征摘要】
1.一种基于Fe3O4的磁性固体酸催化剂，其特征在于：具有以下结构式：

。


2.如权利要求1所述的一种基于Fe3O4的磁性固体酸催化剂的制备方法，其特征在于：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：将四乙烯三胺与2-（3,4环氧环己基）乙基三甲氧基硅烷溶液（ETMS）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3-5h，得到磁性固体酸Fe3O4@ETMS-TETA-SO3H。


3.如权利要求2所述的一种基于Fe3O4的磁性固体酸催化剂的制备方法，其特征在于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。


4.如权利要求2所述的一种基于Fe3O4的磁性固体酸催化剂的制备方法，其特征在于：S11中的Fe3O4颗粒与柠檬酸钠的质量比为10-20:1-5。


5.如权利要求2所述的一种基于Fe3O4的磁性固体酸催化剂的制备方法，其特征在于：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:...

【专利技术属性】
技术研发人员：周红，江文秀，潘志权，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42