Page 172 - 《精细化工》2023年第9期

第 40 卷第 9 期 精 细 化 工 Vol.40, No.9
20 23 年 9 月 FINE CHEMICALS Sept. 2023

医药与日化原料
合成低聚甘油 M/ZrO 催化剂的制备及性能
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洪华杰 1,3 ，陈钰桐 ，蔡晓兰 ，谭 伟 1,2* ，方岩雄
（1. 广东工业大学 轻工化工学院，广东 广州 510006；2. 广东省植物资源生物炼制重点实验室，广东
广州 510006；3. 化学与精细化工广东省实验室揭阳分中心，广东 揭阳 515200）

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摘要：采用共沉淀法分别将 Na 、K 、Ca 、Sr 、Ba 掺杂到 ZrO 2 中，制得了 Na/ZrO 2 、K/ZrO 2 、Ca/ZrO 2 、Sr/ZrO 2 、
Ba/ZrO 2 催化剂，并将其用于合成低聚甘油。通过 XRD、Raman、CO 2 -TPD 考察了不同金属离子掺杂对催化剂
结构及其表面碱量的影响。采用 GC 和 ICP 考察了催化剂的活性和稳定性。结果表明，Na/ZrO 2 和 K/ZrO 2 为单
斜相，Ba/ZrO 2 为四方相，Ca/ZrO 2 和 Sr/ZrO 2 为立方相，且各催化剂表现出不同的碱性位点。5 种催化剂中，Ca/ZrO 2
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表现出最佳的稳定性，Ca 浸出量（质量分数）为 0.003%，催化剂用量减半并循环使用 4 次后，甘油转化率保
持在 22%以上，催化剂回收率在 95%以上。在 Ca/ZrO 2 为 1.0 g、甘油 100 g、反应温度 270 ℃、反应 24 h 的条
件下，低聚甘油产率为 73.05%，选择性为 100%。
关键词：低聚甘油；氧化锆；固体碱；催化性能；甘油；医药原料
中图分类号：TQ426；TQ317 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2023) 09-2020-07

Preparation and properties of M/ZrO 2 catalysts
for synthesis of oligoglycerol

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HONG Huajie , CHEN Yutong , CAI Xiaolan , TAN Wei 1,2* , FANG Yanxiong
（1. School of Chemical Engineering and Light Industry, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006,
Guangdong, China; 2. Guangdong Provincial Key Laboratory of Plant Resources Biorefinery, Guangzhou 510006, Guangdong,
China; 3. Jieyang Branch of Chemistry and Chemical Engineering Guangdong Laboratory, Jieyang 515200, Guangdong,
China）
Abstract: Individual Na/ZrO 2, K/ZrO 2, Ca/ZrO 2, Sr/ZrO 2 and Ba/ZrO 2 were obtained by co-precipitation of
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Na , K , Ca , Sr , and Ba with ZrO 2 respectively, and then used as catalysts for the oligoglycerol
synthesis. The effects of different metal ion doping on the catalyst structure and its surface base amount
were investigated by XRD, Raman, and CO 2-TPD, while the activity and stability of the catalyst were
further investigated by GC and ICP. The results showed that Na/ZrO 2 and K/ZrO 2 were monoclinic phases,
Ba/ZrO 2 was tetragonal phase, Ca/ZrO 2 and Sr/ZrO 2 were cubic phases, and each catalyst showed different
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basic sites. Among the five catalysts, Ca/ZrO 2 showed the best stability with Ca leaching amount (mass
fraction) of 0.003%. Moreover, with the catalyst dosage halved and recycled 4 times, the glycerol
conversion rate still remained above 22% and the catalyst recovery rate was above 95%. Under the
conditions of Ca/ZrO 2 1.0 g, glycerol 100 g, reaction temperature 270 ℃, reaction time 24 h, the yield and
the selectivity of oligoglycerol were 73.05% and 100% respectively.
Key words: oligoglycerol; ZrO 2; solid base; catalytic performance; glycerol; drug materials

当前，甘油已是一种供过于求的化工原料，价 体无毒无害，被广泛用于化妆品、洗漱用品及生物
[2]
格低廉且易得。每年仅生产生物柴油的过程中，就 医药等领域 。随着上述领域的迅猛发展，低聚甘
[1]
有 20 万吨 的甘油作为副产物被产出。而其下游产 油的需求量也不断增长。因此，将甘油转化为高附加
品低聚甘油有优秀的保湿性能和生物相容性，对人 值的低聚甘油是解决甘油过剩问题的有效方案。

收稿日期：2022-11-24; 定用日期：2023-02-13; DOI: 10.13550/j.jxhg.20221075
基金项目：广东省植物资源生物炼制重点实验室资助项目（2021GDKLPRB10）
作者简介：洪华杰（1995—），男，硕士生，E-mail：510254598@qq.com。联系人：谭 伟（1974—），男，副教授，E-mail：tanwei@gdut.edu.cn。