鈣基固體堿催化劑的制備及催化合成生物柴油研究.pdf

1、隨著化石燃料的逐漸枯竭、環(huán)境問題的日益凸顯，生物柴油作為一種清潔、可再生的生物質能源已成為世界各國關注的焦點。非均相固體堿催化劑可以使生物柴油的工業(yè)化生產過程更加“綠色化”，制備出廉價、高效的固體堿催化劑對于生物柴油的規(guī)模化生產具有重要意義。本文制備了兩種鈣基固體堿催化劑用于催化菜籽油合成生物柴油，并采用多種現代技術手段對催化劑進行表征。主要研究內容包括：
　?、庞肒F浸漬CaO-La2O3制備了具有高催化活性的KF/CaO-La

2、2O3催化劑。KF/CaO-La2O3催化劑最佳制備條件為:La2O3的添加量為15 wt％，煅燒溫度為600℃，煅燒時間為3h。用XRD、低溫N2吸附-脫附、SEM、TEM以及Hammett指示劑法表征了催化劑的晶相結構、形貌以及堿強度。煅燒后的催化劑的主要晶相是CaO、KCaF3和LaOF，優(yōu)化條件下制備的催化劑呈圓球狀，催化劑有一定的團聚，可以清晰的看到其多孔結構，催化劑比表面積為0.96m2/g，孔體積為0.0057cm3/g，

3、平均孔徑為24.7nm，催化劑的堿強度為15.0＜H_＜18.4。優(yōu)化了催化劑用于酯交換反應的條件，在溫度為65℃，催化劑用量為4 wt％，醇油摩爾比為12∶1的條件下，反應80min，FAME產率可達97.3％。KF/CaO-La2O3重復使用5次后產率仍可達70％以上。
　?、平n法制備了KF/CaO-MSP催化劑。用XRD、低溫N2吸附-脫附、SEM、TEM以及Hammett指示劑法表征了催化劑的晶相結構、形貌以及堿強度。煅

4、燒后的催化劑的主要晶相是CaO、KCaF3和KCaCO3F，優(yōu)化條件下制備的催化劑可明顯觀察到其多孔結構，催化劑比表面積為1.04m2/g，孔體積為0.0048cm3/g，平均孔徑為18.5nm，催化劑的堿強度為9.8＜H_＜15.0。在優(yōu)化制備條件后的催化劑在溫度為65℃，催化劑用量為4 wt％，醇油摩爾比為12∶1，反應時間為150min的條件下，FAME產率可達95.3％。
　?、峭ㄟ^對KF/CaO-La2O3和KF/CaO

5、-MSP兩種催化劑制備過程的研究，發(fā)現KF/CaO-La2O3在催化酯交換反應前后形態(tài)幾乎未發(fā)生改變，表現出良好的機械強度;而KF/CaO-MSP呈粉狀，易碎，強度明顯較差。同時對KF/CaO-La2O3和CaO進行了機械強度比較，發(fā)現KF/CaO-La2O3催化劑極限正壓力均值25.2Kg，Weibull模量m為6.37，說明KF/CaO-La2O3不僅有較高的強度，而且具有較高的強度可靠性，在生物柴油領域有較好的應用前景。