拌2小時，再將溶液于110°C烘箱中放置12小時，取出固體產物研細，得到鑭基磷鉬 酸鹽催化劑。
[0024] 實施例7
[0025] 稱取0.56g磷鉬酸、溶于20mL去離子水中，室溫下以500轉/分鐘的攪拌速率攪拌30 分鐘，得到磷鉬酸水溶液;稱取〇.36g硝酸鑭溶于20mL去離子水中，室溫下以500轉/分鐘的 攪拌速率攪拌30分鐘，得到硝酸鑭水溶液;在攪拌條件下將硝酸鑭水溶液以2mL/分鐘的滴 加速率滴加到磷鉬酸水溶液中，滴加完畢后，將溶液溫度升高到40°C并以800轉/分鐘的攪 拌速率攪拌2小時，再將溶液于110°C烘箱中放置12小時，取出固體產物研細，得到鑭基磷鉬 酸鹽催化劑。
[0026] 對比例1
[0027]將磷鉬酸于110 °C烘箱中放置12小時，取出研細。
[0028] 對比例2
[0029]將硝酸鑭于110 °C烘箱中放置12小時，取出研細。
[0030] 對比例3
[0031 ] 稱取0.56g磷鉬酸和0.12g硝酸鑭混合均勻后，于110°C烘箱中放置12小時，取出研 細。
[0032] 實施例8
[0033] 實施例1~7制備的鑭基磷鉬酸鹽催化劑在催化果糖水解制乳酸中的用途，具體方 法如下：
[0034]將0.07g催化劑、O.lg果糖、30mL蒸餾水加入35mL高壓反應釜中，用氮氣置換反應 釜中的空氣三次，然后充入2. OMPa氮氣，升溫至170°C，恒溫反應1小時后用冰水迅速冷卻， 產物經過濾后，得到的濾液注入到高效液相色譜中，進行定性和定量的分析，并按照下述公 式計算果糖的轉化率和乳酸的收率：
[0035]果糖轉化率（％ ) = 1_(反應后產物中果糖的摩爾數/反應前初始果糖的摩爾數）X 100%
[0036] 乳酸收率（％) = (反應后產物中乳酸的摩爾數/反應前初始果糖的摩爾數）X 100%
[0037] 同時按照上述方法測試對比例1~3產物的催化性能。結果見表1。
[0038]表1本發明鑭基磷鉬酸鹽催化劑催化果糖水解制乳酸的液相色譜分析結果
[0040] 由表1的實驗結果可見，本發明催化劑在果糖水解制備乳酸中表現出了優異的催 化活性，果糖的轉化率高達100%，乳酸的收率可達到43.2%~60.3%，而單純的磷鉬酸、硝 酸鑭以及磷鉬酸和硝酸鑭的混合物催化果糖水解制備乳酸的收率均較低。
[0041] 發明人采用實施例4制備的鑭基磷鉬酸鹽催化劑催化果糖水解制乳酸，考察了催 化反應溫度對果糖轉化率和乳酸收率的影響，結果見表2。
[0042] 表2催化反應溫度對果糖轉化率和乳酸收率的影響
[0044] 由表2的實驗結果可見，本發明催化劑在果糖水解制備乳酸中表現出了優異的催 化活性，隨著催化反應溫度的提高，果糖的轉化率隨之增大，由68.4%提高到100 %，相應乳 酸的收率也明顯增大，由14.7%增大到60.3%，說明溫度對該催化反應過程中果糖的轉化 率和乳酸的收率起著重要的作用。而當催化反應溫度為170°C時，果糖的轉化率可達100%， 乳酸的收率為60.3%，反應催化效果最好。
[0045] 發明人采用實施例4制備的鑭基磷鉬酸鹽催化劑來考察催化劑的加入量對果糖轉 化率和乳酸收率的影響，結果見表3。
[0046]表3催化劑加入量對果糖轉化率和乳酸收率的影響
[0048] 由表3的實驗結果可見，催化劑的加入量為果糖質量的30%~90%，果糖的轉換化 率為100%保持不變，而乳酸的收率先增大后減小，當催化劑的加入量為果糖質量的70% 時，乳酸的收率達到最大值60.3%。
[0049] 發明人采用實施例4制備的鑭基磷鉬酸鹽催化劑催化果糖水解制乳酸，考察了催 化反應時間對果糖轉化率和乳酸收率的影響，結果見表4。
[0050] 表4催化反應時間對果糖轉化率和乳酸收率的影響
[0052] 由表4的實驗結果可見，隨著催化反應時間的延長，果糖的轉化率從37.6%提高到 100 %，乳酸的收率也由16.5 %增大到60.3%，之后隨著催化反應時間的延長，果糖的轉化 率和乳酸的收率基本保持不變。由此可確定當反應時間為lh，乳酸的收率達到最大。
[0053] 發明人將實施例4中反應產物經乙醚萃取和旋轉蒸發后回收的催化劑按上述方法 重新用于催化果糖水解制乳酸，考察催化劑的循環使用性能，實驗結果見表5。
[0054] 表5本發明催化劑的循環使用性能
[0056]由表5的實驗結果可見，本發明鑭基磷鉬酸鹽催化劑催化果糖水解制乳酸，在初始 壓力2MPa、反應時間lh、反應溫度170°C條件下果糖轉化率高達100%，乳酸的收率可達60% 以上，經過萃取和旋轉蒸發的分離方式回收催化劑，回收的催化劑可循環使用，且循環使用 活性高，連續多次反應乳酸產率保持不變而且催化劑不失活性，適用于乳酸的大量生產。
【主權項】
1. 一種鑭基磷鉬酸鹽催化劑，其特征在于：該催化劑是硝酸鑭與磷鉬酸按質量比為1: 1.6~4.7在去離子水中離子交換后的產物。2. 根據權利要求1所述的鑭基磷鉬酸鹽催化劑，其特征在于:該催化劑是硝酸鑭與磷鉬 酸按質量比為1:2.0~2.8在去離子水中離子交換后的產物。3. 權利要求1所述的鑭基磷鉬酸鹽催化劑在催化果糖水解制乳酸中的用途。4. 根據權利要求3所述的鑭基磷鉬酸鹽催化劑在催化果糖水解制乳酸中的用途，其特 征在于:將鑭基磷鉬酸鹽催化劑、果糖、蒸餾水加入高壓反應釜中，鑭基磷鉬酸鹽催化劑的 加入量為果糖質量的30%~90%，在1~2MPa氮氣氣氛下升溫至150~190 °C，恒溫反應30~ 120分鐘，得到乳酸。5. 根據權利要求4所述的鑭基磷鉬酸鹽催化劑在催化果糖水解制乳酸中的用途，其特 征在于:所述的鑭基磷鉬酸鹽催化劑的加入量為果糖質量的50%~70%。6. 根據權利要求4或5所述的鑭基磷鉬酸鹽催化劑在催化果糖水解制乳酸中的用途，其 特征在于:在2MPa氮氣氣氛下升溫至170°C，恒溫反應60分鐘。
【專利摘要】本發明公開了一種鑭基磷鉬酸鹽催化劑及其在催化果糖水解制乳酸中的應用，該催化劑是以硝酸鑭和磷鉬酸為原料，采用離子交換法制備而成，制備方法簡單，其可高轉化率、高活性地催化果糖水解制乳酸，果糖的轉化率可達到100％、乳酸的收率可達到40％～60％左右；本發明催化劑與反應產物是均相的，反應后所得溶液中的產物與催化劑互溶，經過萃取和旋轉蒸發的分離方式回收催化劑，回收的催化劑可循環使用，且循環使用活性高，連續多次反應乳酸產率保持不變而催化劑不失活性，適用于乳酸的大量生產。
【IPC分類】B01J27/19
【公開號】CN105597800
【申請號】CN201610049504
【發明人】董文生, 李 浩, 趙博文, 劉春玲, 楊貝貝
【申請人】陜西師范大學
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2016年1月25日