山梨醇制备及转化催化剂研究进展

李嘉博 吉林省石油化工设计研究院

所谓山梨醇，就是从山梨树果实中提取的一种化学成分。山梨醇是维C重要组成成分，也常被应用于面点制作的辅助类原料当中，可以使面点类食品更加松软可口，在优化皮革质量方面也有显著效果，可以使皮革更加光泽光滑，另外，山梨醇在各类生活用品当中也被广泛应用，比如牙膏、纤维、洗涤剂等，都会添加一定剂量的山梨醇来增加其稠度。所以山梨醇的实际应用价值非常高，尤其在我国不可再生能源逐渐减少的当下，山梨醇的应用空间得到了进一步扩大。

一、葡萄糖氢化还原制备山梨醇的方法分析

以葡萄糖为原料，通过氢化反应获取山梨醇是目前应用较为普遍的一种获得山梨醇的方法。其制备流程中催化剂的选取是制备工艺的关键之处。市场上一般采用的催化剂有镍基催化剂、钌基催化剂、储氢合金催化剂。其中镍基催化剂是最开始使用最多的一种，但是由于其自身活性比较低，性能有限，所以一般情况下不会单独作为催化剂使用，而是与其他物质共同组成组合类催化剂，比如镍铝铁铬合金粉、铝钛合金粉等。而相比较之下，钌催化剂的活性更高一些，这类催化剂一般呈现粉末形态，颗粒度非常细腻，其密度比镍催化剂要小很多，所以在催化反应过程中，不需要太大的搅拌动作即可实现很好的氢化效果，对葡萄糖的转化率非常高。而且催化效果更加稳定、催化损耗更少，由于钌基催化剂自身化学成分的特殊性，在作为催化剂使用后还能通过一定的化学手段使其再生，以达到反复利用的目的，应用空间非常广阔，所以近年来得到研究者的重点关注。储氢合金催化剂则是后期开发的新型催化材料，最开始在电池生产制造工艺中应用比较多。后来随着对该类催化剂研究程度的逐步加深，其使用范围便得到了拓展。储氢合金催化剂在吸收和释放氢化物质方面都具有很好的效果，而且自身也具有较高的催化活性，所以在各类涉及氢化反应的研究当中都会用到该类催化剂。与其他催化剂相比，储氢合金催化剂的催化效率更快、产量也比较高，尤其与镍催化剂相比，其产率高出将近百分之六十，而且该类催化剂对于催化反应设备的要求也较为温和，所以许多生产企业都在开发和研究储氢合金催化剂的使用工艺。随着多种催化剂原料的开发和利用，相关企业通过葡萄糖进行氢化反应从而制备成山梨醇的工艺已经越来越纯熟，制备流程也越来越完善。

二、山梨醇的转化

山梨醇转化成多元醇的过程是一个氢解反应的过程，催化剂的选取和催化时的温度对于转化效果至关重要。经过大量的实践研究发现，采用铂催化剂和钯催化剂进行山梨醇的催化氢解反应效果比较微弱，钌催化剂和镍催化剂的反应性能相对要好一些，而铜基催化剂的活性更高，催化效果也更好。选用铜基催化剂进行催化反应的温度定在180℃左右，其催化效率最高。也有相关研究者对CuO-ZnO类催化剂在山梨醇转化反应中的活性程度进行了研究，比如共沉淀法，该种制备条件下，催化剂的反应效率也较为快速，沉淀温度以70℃为最佳，焙烧时的温度则要达到350℃才能取得较为良好的效果。

（一）单金属催化剂

以SiO2为催化剂为载体，研究Ni,Pd,Pt,Ru和Rh不同活性组分对多元醇水相重整产物的影响，结果表明SiO2负载Ni,Ru和Rh催化剂对氢气的选择性要低于SiO2负载Pd和Pt，而对烷烃的选择性高于SiO2负载Pd和Pt催化剂。考察以Pt为活性组分，不同催化剂载体对液相重整反应的影响，用TiO2,C和Al203为载体的Pt催化剂，不仅提高了催化剂的活性,而且明显提高了催化剂对H2的选择性。其次为SiO2-Al2O3和ZrO2，最差是以CeO2,ZnO和SiO2为载体。但是以SiO2-Al203为载体的Pt催化剂明显提高了高碳烷烃的生成。这主要原因是SiO2-Al203载体有酸性位,促进了脱水反应。此外有研究表明，以Pt/AI203为催化剂，以HCl调整反应的pH值，同样可以得到较高产量的高碳烷烃。

（二）双金属催化剂

双金属Pt和Pd催化剂的活性要优于单金属Pt和Pd催化剂，把Ni，Co和Fe加入到Pt/Al203催化剂中，制得的NiPt/Al203，CoP/AI203和FePt/Al203双金属催化剂对制氢的活性和选择性要高于Pt/Al203催化剂。这是由于Ni，Co和Fe的加入，降低了Pt催化剂d轨道的不饱和度，这样就减少了H2和CO的吸附。大多数液相重整催化剂的活性组分都是贵金属。

三、结语

经过以上论述可以发现，山梨醇可以通过多种催化剂反应生成不同的物质，具有很强的实际应用价值。催化剂体系将逐渐呈现多元化发展趋势，其利用率将越来越高，目前钌催化剂和镍催化剂还是山梨醇制备和转化所使用的主要催化剂，相关研究工作者也正在积极开发其他新型高性能的催化剂，以期进一步提高山梨醇的产量。但是我国目前还只是在山梨醇的制备方面实践经验比较多，在山梨醇的转化应用领域依然比较狭隘，由于山梨醇的制备和转化是一种可循环利用的环保生产工艺，具有可持续发展性能，所以相关行业工作者应当加大该领域的研究力度，进一步扩展山梨醇的应用范围。