鎂鋁系納米固體堿催化劑的制備及其在生物柴油中的應(yīng)用.pdf

1、生物柴油是最重要的環(huán)境友好可再生資源之一。傳統(tǒng)生物柴油生產(chǎn)工藝普遍采用液體強堿強酸催化劑，反應(yīng)產(chǎn)物難以分離，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量廢水，生成成本高。因此固體酸堿催化劑的開發(fā)成為研究熱點。
　　 本研究分別以共沉淀法和聚合物網(wǎng)絡(luò)凝膠法制備鎂鋁水滑石和鎂鋁尖晶石的鎂鋁系非均相固體堿催化劑，并探討其合成機理。利用摻雜稀有金屬元素La對鎂鋁復(fù)合氧化物催化劑進行改性，并采用造孔劑法制成多孔陶瓷催化劑用于制備生物柴油。初步探討了復(fù)合氧化物固體堿

2、催化制備生物柴油的反應(yīng)機理。
　　 以共沉淀法制得的純相鎂鋁水滑石晶體為六角形納米片晶。最佳制備工藝條件為NaOH濃度大于0.625mol/L、反應(yīng)溫度90℃、干燥時間6h;Na2CO3濃度為0.09mol/L時鎂鋁水滑石產(chǎn)率可達到最大值95％。
　　 通過在鎂鋁水滑石晶格中摻雜La3+制得以六角形片晶為主的Mg-Al-La水滑石晶體，平均直徑約80nm;500℃焙燒制得的復(fù)合金屬氧化物具有與MgO類似的晶體結(jié)構(gòu)，晶體不

3、規(guī)則層疊，表面存在大量微孔。正交試驗結(jié)果表明造孔劑含量10％、徑厚比9.25、成型壓強30MPa可制得氣孔率81.1％的多孔陶瓷催化劑。
　　 采用聚合物網(wǎng)絡(luò)凝膠法制得的鎂鋁尖晶石納米晶體呈不規(guī)則橢球狀，平均粒徑約20nm;鎂鋁尖晶石最佳制備工藝條件為：煅燒溫度1000℃、引發(fā)劑濃度1.5mmol/L、反應(yīng)溶液pH=3。引發(fā)劑分解動力學(xué)研究表明，最佳制備工藝條件下引發(fā)劑過硫酸銨半衰期t1/2=1.62h，符合引發(fā)劑選擇原則。

4、r>　　 將實驗制得的鎂鋁系固體堿催化劑用于非均相酯交換反應(yīng)中制備生物柴油，鎂鋁尖晶石納米催化劑生物柴油產(chǎn)率為52.8％，低于Mg-Al復(fù)合氧化物催化劑的88％。La3+/Al3+摩爾比為10％的復(fù)合氧化物催化劑性價比最佳。Mg-Al-La復(fù)合氧化物催化劑制備生物柴油的最佳工藝條件為反應(yīng)溫度65℃、甲醇/豆油摩爾比6∶1、催化劑添加量1.5％、反應(yīng)時間6h。多孔陶瓷催化劑回收率高達99％以上，生物柴油產(chǎn)率也提高到94％。催化反應(yīng)機理認