一种用于合成丙酮醛的催化剂的生物还原制备方法，涉及一种用于合成丙酮醛的催化剂。提供一种用于合成丙酮醛的催化剂的生物还原制备方法。将扩大培养的微生物经干燥、研磨制成菌粉备用；将菌粉配制成菌悬液，再与碱溶液、银化合物混合，反应后得含生物质和纳米银溶胶的混合液；将混合液离心分离，收集上层清液得到包裹有生物质的银溶胶；下层沉淀干燥后得下层银粉；将银溶胶蒸发浓缩，加入有机溶剂使银胶粒脱水沉淀，过滤或离心分离收集沉淀；干燥后得上层银粉；将上层银粉或下层银粉溶解在去离子水中，按载体与银粉的质量比为1∶(0.1～0.4)加入载体，经浸渍、干燥、焙烧后得产物。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于合成丙酮醛的催化剂，尤其是涉及一种用于合成丙酮醛的催化剂的生物还原制备方法。
技术介绍
丙酮醛又称甲基乙二醛，是一种黄绿色的液体，由于含有相邻两个羰基而具有独 特的反应性能，是一种重要的合成中间体，可用于合成药物中间体如4-甲基咪唑，另外还 可以用于生物化学和有机合成，可通过气化反应得到用途广泛的乳酸。丙酮醛的合成方法 主要有丙酮法和1，2-丙二醇法两种，后者具有更好的得率及工业化前景。 传统的丙酮醛制造工艺(参见专利文献CN1586719， CN1240203, CN1145276, CN1105977， JP10287610， JP61068440， JP56150035，US4302609)以1，2-丙二醇为原料，电解 银作为催化剂，气相脱氢氧化制得丙酮醛。该法存在的问题是对反应温度要求较高，欲达到 较高的收率一般反应温度需要在50(TC以上，同时由于电解银催化剂很容易在高温时发生 团聚，从而会导致催化剂的活性急剧下降，反应床层压力增大，最后不得不停产。而且，高温 时原料易断键发生深度氧化，催化剂表面也容易积炭，在如此高温条件下同时获得高的转 化率和选择性依然是个挑战。 纳米材料由于其量子尺寸效应、小尺寸效应、表面界面效应以及宏观量子隧道效 应显示出优良的光学、热学、磁学、力学、电学以及化学性能而倍受关注。纳米银已在催化、 抗菌、电子电路等领域得到广泛的应用，在表面增强拉曼散射(SERS)、新型储氢材料、复合 材料电极、低温导热材料等也有相当的应用前景。相对于传统的物理法和化学法，近年来出 现的微生物还原法，具有成本低、绿色环保及纳米颗粒稳定等优点，成为纳米银颗粒具有市 场前景的制备方法。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在于提供，所 述用于合成丙酮醛的催化剂是一种用于1，2_丙二醇气相脱氢氧化合成丙酮醛的纳米银催 化剂。本专利技术包括以下步骤 1)将扩大培养的微生物经干燥、研磨制成菌粉备用； 2)将菌粉配制成菌悬液，再与碱溶液、银化合物混合，反应后得含生物质和纳米银 溶胶的混合液； 3)将混合液离心分离，收集上层清液得到包裹有生物质的银溶胶；下层沉淀干燥 后得下层银粉； 4)将银溶胶蒸发浓縮，加入有机溶剂使银胶粒脱水沉淀，过滤或离心分离收集沉 淀；干燥后得上层银粉； 5)将上层银粉或下层银粉溶解在去离子水中，按载体与银粉的质量比为i : (o. i o. 4)加入载体，经浸渍、干燥、焙烧后得到用于合成丙酮醛的催化剂(所述用于 合成丙酮醛的催化剂是一种纳米银催化剂)。 在步骤1)中，所述微生物可采用芽孢杆菌科细菌，棒状杆菌，乳酸杆菌，气单胞菌或毕赤酵母等菌属的菌株。 在步骤2)中，所述菌悬液的浓度可为0. 1 200g/L，所述碱溶液可为NaOH或KOH 等，所述银化合物可为银氨溶液、硝酸银溶液或氧化银固体等；反应体系中银的质量浓度与 菌粉的质量浓度比可为l : (0.3 5)，优选1 : (0. 5 2);银的摩尔浓度与碱溶液的摩 尔浓度比可为1 : (1 40)，优选1 : (2 20);所述反应的温度最好为30 90°C，反应 的时间最好为2 20h。 在步骤3)中，所述干燥的温度最好为30 60°C 。 在步骤4)中，所述有机溶剂可选自乙醇或丙酮等，所述银溶胶与有机溶剂的体积 比可为l : (2 1)，所述干燥的温度最好为30 6(TC。 在步骤5)中，所述载体可为Zr02或a -A1203等。 本专利技术通过采用生物还原法制备得到纳米银，将其浸渍到载体得到银催化剂，银 的分散均匀。采用所制备的纳米银催化剂，1，2_丙二醇汽化后与空气混合进入反应管进行 反应，反应温度320 350°C ， 1， 2-丙二醇的流速为3 8mL/h，空气流速为120 160mL/ min，常压条件下对催化剂进行评价。评价结果表明，与现有技术相比较，催化剂的稳定性 高，对于1，2-丙二醇选择性氧化制备丙酮醛的反应，具有反应条件温和、活性和选择性好、 催化剂用量小、易于循环使用的特点，1，2-丙二醇的转化率最高可达97%，选择性可达 78%。具体实施例方式下面通过实施例对本专利技术作进一步说明。 实施例1 菌悬液的配制称取1.0g研细的毕赤酵母干菌粉，加入80mL去离子水，搅拌振荡 均匀备用；银氨溶液的配制称取15. 74g硝酸银，加入去离子水溶解，滴加10%的氨水溶液 直到沉淀刚好消失，用去离子水定容至100mL ;配制2mol/L的NaOH溶液。 在500mL锥形瓶中将菌悬液80mL、银氨溶液10mL、NaOH溶液10mL混合均匀，则反 应体系中菌粉浓度为10g/L，银浓度为10g/L， NaOH溶液浓度为0. 2mol/L。将混合液置于 6(TC水浴摇床(120r/min)中振荡反应8h ;将反应后混合液离心分离(3000r/min)，清液得 到稳定的含一定生物质的银溶胶，下层沉淀在30 6(TC下真空干燥(记为下层银粉)。 将银溶胶于6(TC烘箱中蒸发浓縮至约10mL ;快速搅拌下加入无水乙醇30mL，银胶 粒迅速脱水沉淀；用慢速定性滤纸过滤分离得到银胶粒沉淀物，再次用无水乙醇洗涤沉淀 两次收集沉淀，于6(TC下真空干燥2h得到含生物质的水溶性纳米银粉(记为上层银粉)。 通过原子吸收光谱(AAS)测定含生物质的纳米银粉的含银量，其中上层银粉中银的质量分 数约为58. 43%，下层银粉中银的质量分数为38. 80%。 取0. 2976g上层银粉溶解于1. 10mL去离子水中。向上述溶液中加入2g Zr02，搅拌均匀，室温浸渍16h，ll(TC干燥2h后，45(TC焙烧lh，得催化剂Al，其组成见表1。 采用lg纳米银催化剂，1， 2-丙二醇汽化后与空气混合进入反应管进行反应，反应温度320 35(TC，l，2-丙二醇的流速为5mL/h，空气流速为150mL/min，得到1，2_丙二醇 的转化率94. 30%，产物中丙酮醛的选择性70. 12%。 实施例2 取0. 4482g实施例1中的下层银粉溶解于1. 334mL去离子水中。向上述溶液中加 入2gZr02，搅拌均匀，室温浸渍16h， ll(TC干燥2h后，45(TC焙烧lh，得催化剂A2，其组成见表1。催化剂评价同实施例l，结果见表1。 实施例3 取实施例1中所述上层银粉0. 2976g溶解于2. 83mL去离子水中。向上述溶液中 加入2ga 41203，搅拌均匀，室温浸渍16h， ll(TC干燥2h后，45(TC焙烧lh，得催化剂A3，其组成见表1。催化剂评价同实施例l，结果见表1。 实施例4 取实施例1中所述下层银粉0. 4482g溶解于2. 83mL去离子水中。向上述溶液中 加入2ga 41203，搅拌均匀，室温浸渍16h， ll(TC干燥2h后，45(TC焙烧lh，得催化剂A4，其组成见表1。催化剂评价同实施例l，结果见表1。 实施例5 取0. 5227g实施例1中所述下层银粉溶解于1. 334mL去离子水中。向上述溶液中 加入2gZr(^，搅拌均匀，室温浸渍16h， ll(TC干燥2h后，45(TC焙烧lh，得催化剂A6，其组成见表1。催化剂评价同实施例l，结果见表1。 实施例6 取0. 5227g实施例本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于合成丙酮醛的催化剂的生物还原制备方法，其特征在于包括以下步骤：１）将扩大培养的微生物经干燥、研磨制成菌粉备用；２）将菌粉配制成菌悬液，再与碱溶液、银化合物混合，反应后得含生物质和纳米银溶胶的混合液；３）将混合液离心分离，收集上层清液得到包裹有生物质的银溶胶；下层沉淀干燥后得下层银粉；４）将银溶胶蒸发浓缩，加入有机溶剂使银胶粒脱水沉淀，过滤或离心分离收集沉淀；干燥后得上层银粉；５）将上层银粉或下层银粉溶解在去离子水中，按载体与银粉的质量比为１∶（０．１～０．４）加入载体，经浸渍、干燥、焙烧后得到用于合成丙酮醛的催化剂（所述用于合成丙酮醛的催化剂是一种纳米银催化剂）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李清彪，王慧，王惠璇，林文爽，林丽芹，杨欣，黄加乐，孙道华，王远鹏，何宁，王海涛，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：92
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