生物柴油制備中新型炭基固體酸催化劑的研究.pdf

1、能源危機的影響和環(huán)境意識的增強使得人們開始尋找一種可再生、環(huán)境友好的能替代石油燃料的新能源。生物柴油具有可生物降解性、排放污染小、生產(chǎn)原料來源廣泛等特點，因此它成為新能源的一個熱點。從目前國內(nèi)外生物柴油的生產(chǎn)和研究來看，尋找新型高效穩(wěn)定的固體酸催化劑和廉價反應(yīng)原料才是關(guān)鍵。
　　 本文以多壁碳納米管為炭基原料，探索了磺化碳納米管的最佳制備方法和條件：在130℃高溫濃硫酸中磺化10h。并以模擬高酸值油(油酸)為生物柴油原料，研究了

2、磺化碳納米管作為催化劑的催化活性，得到最佳反應(yīng)工藝：醇油摩爾比為11:1，反應(yīng)溫度65℃，催化劑用量1.2wt％，反應(yīng)時間5h，此條件下甲酯產(chǎn)率可達96.7％。
　　 另外，以多壁碳納米管作為復(fù)合材料的原料，采用浸漬法，制備了金屬-碳納米管復(fù)合材料--Cr/MWNTs復(fù)合材料。探索了制備的最佳條件：浸漬液中酸濃度為98％，浸漬時間為5h。以模擬高酸值油為生物柴油原料，考察了這種復(fù)合材料作為催化劑的催化活性，并得到了最佳的反應(yīng)工藝

3、：催化劑用量1.5wt％，醇油摩爾比10:1，在65℃下反應(yīng)4h，產(chǎn)率為93.6％。
　　 通過各種方法表征以上兩種炭基固體酸，如TEM、FT-IR、TG、XRD等，得到所制備炭基固體酸的形貌、官能團、熱穩(wěn)定性和晶形等方面的信息。結(jié)果表明，制備的炭基固體酸相交碳納米管的形態(tài)特征和晶形都有一些變化，并且表面已成功接枝磺酸基團。
　　 用上述兩種炭基固體酸來催化高酸值廢棄油脂合成生物柴油，對不同影響因素設(shè)計了正交實驗，研究得

4、到生物柴油的最佳制備工藝：1.用Cr/MWNTs復(fù)合材料作為固體酸催化劑，因素對產(chǎn)率的影響大小順序依次是催化劑用量、反應(yīng)溫度、醇油摩爾比和反應(yīng)時間。生物柴油最佳的制備工藝為：催化劑用量2wt％，醇油摩爾比15:1，反應(yīng)溫度70℃，反應(yīng)時間4h，此條件下生物柴油收率達到78.5％。2.用磺化碳納米管作為固體酸催化劑，得到因素對產(chǎn)率的影響大小順序依次是催化劑用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間和醇油摩爾比。生物柴油最佳制備工藝為：催化劑用量2wt％，醇