負載型固體酸催化劑的制備、結構表征及其在生物柴油合成中的應用.pdf

1、生物柴油是石化柴油的理想替代能源，但其高成本阻礙了生物柴油正常工業(yè)化生產(chǎn)，目前利用高酸價油脂原料來降低生物柴油成本具有經(jīng)濟可行性。因此，具有廣泛的原料適應性、對環(huán)境友好、又能提高經(jīng)濟效益的綠色催化劑成為研究的重點。本論文在綜述了國內(nèi)外研究基礎上，研制出三種負載型固體酸催化劑及一種固體酸催化劑：活性炭負載對甲苯磺酸催化劑、硫酸修飾13x分子篩催化劑、磁性納米催化劑ZrO2-SiO2-Fe3O4以及磺化煤催化劑；檢測了各種催化劑在高酸價油脂

2、預酯化中的催化活性，并對各種催化劑結構及性能進行表征，并探討其甲酯化催化機理。本論文研究的主要內(nèi)容與研究成果歸納如下：
　　1、研究活性炭負載對甲苯磺酸催化劑的制備方法及其在酸化油制備生物柴油中的應用。運用不同負載方法制得負載量不同的催化劑TsOH/C-A、TsOH/C-B和TsOH/C-C。比較了3種不同的負載方法對5種不同種類活性炭(煤質(zhì)炭1、煤質(zhì)炭2、煤質(zhì)炭3、檸檬酸炭和椰殼炭)催化活性的影響，篩選出活性最高的活性炭類型為檸

3、檬酸炭及最佳負載方法。通過正交實驗考察了影響酯化率的各種因素，確定最佳反應條件為：催化劑(相對于油質(zhì)量)用量為10％，反應溫度70℃，甲醇和酸化油物質(zhì)的量之比28:1，反應時間2h，酯化得率達88.80％。
　　2、研究了硫酸修飾13x分子篩催化劑的制備，通過測定不同焙燒溫度的催化劑比表面積得知，隨著焙燒溫度的提高，催化劑的比表面積減少，催化劑的催化活性逐漸降低。該催化劑具有較高的催化活性，在催化劑(相對于油質(zhì)量)的用量為10%，

4、甲醇和酸化油物質(zhì)的量之比28:1，反應溫度65℃的條件下，反應2h，在該條件下，酯化率可以達到97.08%。
　　3、研究了磺化煤制備過程的結構轉化及其在高酸價油脂制備生物柴油中的應用。采用IR、SEM和XRD等分析測試手段對催化劑的結構和性能進行了表征。IR光譜圖表明磺化煤分子結構中存在大量的酸性基團；SEM圖觀測到光滑原料煤的結構經(jīng)磺化后變得疏松多孔；XRD圖譜表明原料煤經(jīng)磺化后的基本晶型骨架沒有變化。通過正交試驗,較理想的預

5、酯化反應條件為：甲醇和酸化油物質(zhì)的量之比為56:1，催化劑（相對于油質(zhì)量）用量為20%，反應溫度70℃，反應時間為2h，油脂轉化率達到93.40%。
　　4、研究了磁性納米催化劑在合成過程中的結構轉變特性及其在高酸價油脂制備生物柴油中的應用。該催化劑催化活性高，并可以重復利用，是優(yōu)良的負載型催化劑。通過77K溫度下N2吸附，含EDX附件的掃描電鏡（SEM/EDX），X射線衍射（XRD），紅外（IR）表征測定樣品的物理化學特性。SE