磁性固體堿的制備、表征及其在生物柴油中的應(yīng)用.pdf

1、生物柴油作為一種綠色可再生能源，不含硫和芳香烴、閃點(diǎn)高，并且潤(rùn)滑性能好，可生物降解。目前，在工業(yè)生產(chǎn)中主要通過(guò)均相酸、堿催化酯化反應(yīng)或酯交換反應(yīng)制備生物柴油，具有反應(yīng)速度快、轉(zhuǎn)化率高等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)存在廢液多、催化劑分離困難、工藝復(fù)雜等缺點(diǎn)。以固體堿作為酯交換反應(yīng)的催化劑，不僅可避免傳統(tǒng)均相催化劑存在的問(wèn)題，而且具有反應(yīng)條件溫和、催化劑可重復(fù)使用、可自動(dòng)化連續(xù)生產(chǎn)、對(duì)設(shè)備無(wú)腐蝕、對(duì)環(huán)境無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。
　　 本課題設(shè)計(jì)了兩種新型的雙

2、功能磁性固體堿催化劑(K/BC-Fe3O4和K/ZrO2-Fe3O4)，賦予固體堿催化劑磁性，解決了固體堿催化劑不易回收的難題。研究了磁性固體堿催化劑的前期制備條件，對(duì)磁性固體堿催化劑K/BC-Fe3O4和K/ZrO2-Fe3O4進(jìn)行了全面的表征，并將其應(yīng)用到了生物柴油的制備中。研究結(jié)果如下:
　　 (1)采用原位合成法制備了磁性竹炭固體堿催化劑K/BC-Fe3O4，最優(yōu)制備條件為:KNO3負(fù)載量30％，煅燒溫度500℃，煅燒時(shí)

3、間3h。掃描電鏡(SEM)、低溫N2吸附-脫附、X射線粉末衍射(XRD)和振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)的表征結(jié)果表明:磁性竹炭固體堿催化劑是一種介孔催化劑。前驅(qū)體經(jīng)過(guò)高溫煅燒后產(chǎn)生了強(qiáng)堿性位點(diǎn)，并出現(xiàn)了α-Fe2O3和γ-Fe2O3的特征衍射峰。該磁性催化劑的最大飽和磁強(qiáng)度達(dá)到35.1 emu/mg，反應(yīng)后可以通過(guò)外加磁場(chǎng)分離。酯交換反應(yīng)的最優(yōu)條件為:反應(yīng)溫度60℃，醇油比8∶1，催化劑的用量2.5％，反應(yīng)時(shí)間1h，且生物柴油產(chǎn)率達(dá)到98％

4、以上。
　　 (2)采用溶膠-凝膠法制備磁性納米固體堿催化劑K/ZrO2-Fe3O4的最優(yōu)條件為:KOH負(fù)載量30％，煅燒溫度600℃，煅燒時(shí)間4h。透射電鏡(TEM)、低溫N2吸附-脫附、X射線粉末衍射(XRD)和振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)的表征結(jié)果表明:該磁性催化劑是一種納米介孔催化劑，粒徑為15-20 nm;前驅(qū)體經(jīng)過(guò)高溫煅燒，Zr(OH)4從無(wú)定形材料轉(zhuǎn)變?yōu)閆rO2晶體，在氧化鋯表面產(chǎn)生強(qiáng)堿性位點(diǎn)。該磁性催化劑煅燒后的最大