生物炭基固体酸催化剂制备及其催化油酸酯化性能的研究

以去除半纤维素的玉米芯为原料,通过高温炭化、浓硫酸磺化制备了生物炭基固体酸催化剂,用于油酸酯化制备生物柴油,并对催化剂进行了表征。考察了炭化温度、炭化时间、磺化温度、磺化时间等制备条件对催化剂的影响,探究了反应温度、反应时间、醇油摩尔比、催化剂质量分数对油酸酯化反应的影响。结果表明,适宜的催化剂制备条件为300 ℃炭化3 h、25 ℃磺化4 h,在此条件下制备的生物炭基固体酸酸量为1.67 mmol/L;适宜的反应条件为反应温度65 ℃,反应时间5 h,甲醇与油酸的摩尔比12：1,催化剂质量分数4%,在此条件下,油酸转化率为98%。催化剂在使用4次后,催化剂活性下降至63%,经过重新磺化,油酸转化率可恢复至94%。     

双键离子液体固体酸特性及其催化油酸甲酯化反应的研究

以二乙烯基苯(DVB)为单体,采用沉淀聚合法来合成单分散多孔聚二乙烯基苯微球(PDVB),利用PDVB微球上悬挂双键与带双键的离子液体单体进行接枝共聚反应,制备成固体酸催化剂,利用SEM、BET、FT-IR和TG对固体酸催化剂进行表征,并将催化剂用于催化油酸与甲醇进行酯化反应制备生物柴油。结果表明：固体酸催化剂球形规整,颗粒均匀,比表面积为451.12 m₂/g,耐热性能优异,热分解温度为350 ℃,将催化剂应用于酯化反应,在反应温度为90 ℃,醇油比20:1,催化剂用量为油酸质量的4%,反应5 h,生物柴油的转化率为93.02%。固体酸催化剂具有较高的重复利用性,重复利用4次后,催化效果稳定。     

SnO2-Al2O3固体酸催化大豆油酯交换制备生物柴油

采用共沉淀法制备SnO2-Al2O3复合固体酸催化剂,用于催化大豆油甲醇解反应,考察催化剂制备条件和酯交换反应条件对大豆油转化率影响。研究结果表明,催化剂最佳制备条件为Sn／A1摩尔比3：1,煅烧温度为923K;催化大豆油酯交换反应醇油摩尔比30：1,催化剂用量3wt．％,反应时间5h,反应温度200℃,此时大豆油转化率最高,为75．05％。当向酯交换反应体系加入一定量游离脂肪酸或水分时,SnO2-Al2O3催化剂催化活性几乎不受影响,且还能同时催化酯化反应;结果还表明,固体酸SnO2-Al2O3具有很好稳定性,可多次重复利用。     

生物柴油催化剂——SO42-/ZrO2-TiO2固体酸的制备及表征

以ZrOCl2·8H2O和Ti(SO4)2为原料,以浓氨水为沉淀剂,以稀硫酸为浸渍剂,经高温焙烧制得SO42-/ZrO2-TiO2固体酸催化剂.采用正交试验考察了催化剂制备过程中各因素对其催化活性的影响,得到的优化条件为:焙烧温度723 K,焙烧时间4h,n(Ti)/n(Zr)=6,浸渍液硫酸浓度1.50 mol/L.以优化工艺制备的SO42-/ZrO2-TiO2固体酸为催化剂,在n(醇)/n(油)=20,m(催化剂)/m(油)=0.03,反应温度423 K,反应时间5h,搅拌速率370 r/min的条件下,蓖麻油平均转化率可达98.5％.采用Hammett指示剂法、XRD、SEM技术对正交试验条件下制得的SO42-/ZrO2-TiO2固体酸进行了表征.结果表明:其酸强度(H0)在0.8 ～6.8之间,催化剂活性随总酸量增加而增大;该固体酸催化剂骨架结构为TiO2锐钛矿型晶体且呈不规则微米块状结构.     

固体酸在生物柴油生产中的应用

随着石油资源的日益紧缺,生物柴油作为绿色可再生资源已经成为研究的热点.传统的生产工艺是以液体酸碱催化生产.随着人们环保意识的增强,人们正研究用固体酸碱替代液体酸碱.对固体超强酸、负载型固体酸、无机盐类、金属氧化物、树脂、金属螯合物、改性分子筛等催化剂在生物柴油生产中的应用及制备进行了介绍,以期为生物柴油催化剂的研究提供借鉴.     

新型海藻酸铬复合物的制备及其催化油酸甲酯化合成生物柴油

以海藻酸钠与氯化铬为原料制备出一种价格低廉的新型海藻酸铬复合物,通过XRD、FTIR、SEM对制备的复合物结构进行表征,并将其应用于催化油酸与甲醇酯化反应制备生物柴油。系统考察了各因素对油酸转化率的影响,并研究了该催化剂在各种酯化反应中的应用。结果表明:廉价、易制备的海藻酸铬复合物固体酸表现出较高的催化活性,在催化剂用量3%(相对于油酸的质量)、油酸与甲醇摩尔比1∶10、反应温度70℃、反应时间3 h条件下,油酸转化率达92.2%;催化剂经重复使用5次,油酸的转化率仍高于60%;此外,该催化剂能适用各种长链羧酸与甲醇的酯化反应,表明该催化剂有望用于工业上高酸值原料降酸制备生物柴油。     

固体酸催化剂制备生物柴油的工艺研究

植物酸化油采用固体酸硫酸钛作为催化剂制备生物柴油,工艺条件为油脂／甲醇质量比为1：0．45,反应温度为60-65℃,反应时间为4h。催化剂用量为按油重的5％。硫酸钛作为催化剂能够重复利用,甲酯化反应过程中增加脱水工序能提高酸化油酯化速度和深度。     

微波辐射下固体碱KNO3／Al2O3催化葵花油制备生物柴油

本文研究了微波辐射下固体碱KNO3／Al2O3催化葵花籽油与甲醇通过酯交换反应制备生物柴油．考察了催化剂用量、微波功率、醇油摩尔比和反应时间对酯交换反应的影响。采用四因素三水平正交试验对合成条件进行了优化,得到了生物柴油制备的最佳工艺条件为：醇油摩尔比12：1、催化剂用量（催化剂与油的质量比）6％、微波功率400W、反应时间45min,生物柴油的转化率可以达到95．5％,     

固体超强酸SO^2- 4/Fe2O3催化制备生物柴油的研究

采用沉淀-浸渍法制备固体超强酸SO^2- 4/Fe2O3催化剂，并将该催化剂用于生物柴油的制备。研究了沉淀温度、焙烧温度对催化剂性能的影响，用FTIR对催化剂进行了表征。考察了催化剂用量、醇油摩尔比、反应温度、反应时间对生物柴油收率的影响。实验表明，SO^2- 4/Fe2O3固体超强酸对制备生物柴油具有较高催化活性，冰水浴中沉淀、500℃焙烧效果最佳。SO^2- 4/Fe2O3固体超强酸催化制备生物柴油的最佳工艺条件为：催化剂用量为原料油质量的2％，醇油摩尔比12：1，反应温度220℃，反应时间8h。在最佳条件下，生物柴油收率可达80％以上。催化剂重复使用5次（40h），生物柴油收率仍在70％以上。     

固体超强酸SO42-/Fe2O3催化制备生物柴油的研究

采用沉淀-浸渍法制备固体超强酸SO42-/Fe2O3催化剂,并将该催化剂用于生物柴油的制备。研究了沉淀温度、焙烧温度对催化剂性能的影响,用FTIR对催化剂进行了表征。考察了催化剂用量、醇油摩尔比、反应温度、反应时间对生物柴油收率的影响。实验表明,SO42-/Fe2O3固体超强酸对制备生物柴油具有较高催化活性,冰水浴中沉淀、500℃焙烧效果最佳。SO42-/Fe2O3固体超强酸催化制备生物柴油的最佳工艺条件为:催化剂用量为原料油质量的2%,醇油摩尔比12∶1,反应温度220℃,反应时间8h。在最佳条件下,生物柴油收率可达80%以上。催化剂重复使用5次(40h),生物柴油收率仍在70%以上。     

氧化铝-硫酸固体酸催化剂催化油酸与甲醇酯化反应及其动力学研究

以氯仿为溶剂,通过氧化铝和氯磺酸反应制备了氧化铝-硫酸(ASA)固体酸催化剂,以油酸转化率为指标,考察了ASA催化剂在油酸与甲醇酯化反应中反应时间、醇酸摩尔比、催化剂用量及氯磺酸负载量对酯化反应的影响。得到的最佳酯化反应条件为:氯磺酸负载量4.1 mmol/g,反应时间6 h,反应温度68℃,醇酸摩尔比8∶1,催化剂用量为油酸质量的5%。在最佳酯化反应条件下,油酸转化率达到93.1%,ASA催化剂重复使用5次,油酸转化率仍在80%以上。在303~333K范围内,油酸和甲醇的酯化反应符合准二级动力学方程,表观活化能为54.34 kJ/mol,指前因子为2.91×109L/(mol·h)。     

SO_4~(2-)/水淬渣固体酸催化脂肪酸制备生物柴油

以硫酸处理炼锌水淬渣所得的活性物质为载体,采用浸渍法制备了固体超强酸。将该固体酸用于甲醇和油酸的酯化反应,通过考察反应条件对油酸转化率的影响来反映固体酸在油酸和甲醇酯化反应中的催化活性。结果表明:当固体酸用量为油酸质量的18%、甲醇与油酸的摩尔比为15∶1、反应温度为120℃、反应时间为8 h时,油酸转化率可达90.35%;固体酸催化剂重复使用3次后,油酸转化率仍在70%以上,但随着重复利用次数增加,其催化活性有所下降。     

Al-Zr-CeO2固体酸催化剂的制备及其油脂环氧化性能研究

采用离子交换法和浸渍法制备Al-Zr-CeO2固体酸催化剂,利用SEM、XPS、XRD、FT-IR和氮气吸附—脱附对固体酸催化剂进行了表征,结果表明：Al2O3和ZrO2负载在CeO2表面,大大提升了Al-Zr-CeO2复合催化剂的比表面性能,在高温下仍有较高的比表面积,且催化效果显著。同时以大豆油的环氧化反应为探针反应,考察了煅烧温度、煅烧时间、Al(NO3)3/CeO2的质量比和 Zr(NO3)4/CeO2的质量比对催化剂Al-Zr-CeO2催化活性的影响。催化剂的最佳制备条件为：煅烧温度为400℃,煅烧时间为2h,Al(NO3)3/CeO2的质量比为0.2,Zr(NO3)4/CeO2的质量比为0.2。该条件下制备的催化剂催化大豆油的环氧化反应时,环氧值可达到5.54%。     

甘油衍生的碳基固体酸催化剂的制备及应用

以甘油为原料,首先采用原位炭化和磺化法制备了一种碳材料(CG),再将合成的CG与浓硫酸分别在140、160、180、190℃下磺化2、5、10、12 h得到催化剂SCG-(x)-(y)(其中x为磺化温度,y为磺化时间)。对催化剂进行了XRD、FTIR、TGA、BET、SEM、TEM表征及元素分析,并对催化剂合成过程中的磺化时间和磺化温度进行了探究。以油酸和甲醇的酯化反应为探针反应,研究催化剂的催化活性。结果表明:磺酸基团成功引入到了碳材料表面;随着磺化温度的升高和磺化时间的延长,催化剂表面的磺酸基团数量也随之增加,当磺化时间为10 h、磺化温度为180℃时制备的催化剂具有最优的反应活性。采用间接滴定法对催化剂SCG-(180)-(10)的总酸量进行测定,总酸量高达35 236.21μmol/g。在甲醇与油酸摩尔比12∶1、催化剂用量为原料总质量的5%、反应温度80℃、反应时间0.5 h的条件下,油酸转化率达到98.40%。催化剂重复使用5次,油酸转化率始终保持在90%以上。     

Zr-SBA-15-SO3H固体酸催化剂的制备、表征及催化酯交换制备生物柴油

以SBA-15为载体,采用共缩合-水热法制备Zr-SBA-15,通过化学接枝法引入磺酸基团进行改性,得到Zr-SBA-15-SO3H固体酸催化剂。采用X射线衍射、傅里叶红外光谱、N2吸附-脱附、热重分析、扫描电镜和透射电镜对催化剂的结构进行表征。以棕榈油和甲醇的酯交换反应为探针,测试Zr-SBA-15-SO3H的催化性能。结果表明:掺杂Zr的SBA-15磺酸官能化后得到的Zr-SBA-15-SO3H固体酸催化剂具有较强的酸性,且保持了SBA-15的原有形貌及介孔结构;在反应温度130℃、反应时间4 h、催化剂用量8%、醇油摩尔比35∶1的反应条件下,生物柴油收率超过93%,且制备的催化剂循环使用4次后仍具有较高的催化性能,生物柴油收率仍保持在75%以上。     

固体酸SO4^2-／TiO2-ZrO2催化制备乙酰丙酸的研究

以蔗糖为原料,固体SO4^2＋／TiO2．ZrO2为催化剂,以水为溶剂制备乙酰丙酸。研究了浸渍用硫酸浓度和催化剂焙烧温度对催化制活性的影响,并探讨了不同反应条件及催化剂重复使用次数对乙酰丙酸得率的影响。用XRD和NH3-TPD对使用前后的催化剂的结构和酸性进行了表征。实验结果表明,1．0mol／L硫酸浓度浸渍,550℃焙烧3h的催化剂活性较强。在催化剂投加量为1．0g,反应温度为190℃的条下反应1h,乙酰丙酸摩尔得率高达50．0％。回收的SO4^2-TiO2-ZrO2催化剂焙烧后在多次重复使用过程中仍然表现出较好的催化活性。     

SO2-4/水淬渣固体酸催化脂肪酸制备生物柴油

以硫酸处理炼锌水淬渣所得的活性物质为载体,采用浸渍法制备了固体超强酸。将该固体酸用于甲醇和油酸的酯化反应,通过考察反应条件对油酸转化率的影响来反映固体酸在油酸和甲醇酯化反应中的催化活性。结果表明：当固体酸用量为油酸质量的18%、甲醇与油酸的摩尔比为15∶1、反应温度为120℃、反应时间为8 h时,油酸转化率可达90.35%;固体酸催化剂重复使用3次后,油酸转化率仍在70%以上,但随着重复利用次数增加,其催化活性有所下降。     

SO2-4 /Al2 O3 催化剂的表征及其在环氧化反应中的催化活性

采用浸渍法制备不同煅烧温度下的固体超强酸SO2-4 /Al2O3。使用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、氨气程序升温脱附(NH3-TPD)和氮气物理吸附(N2-BET)技术表征了固体超强酸的表面性质、晶形,并将其用于催化蓖麻油环氧化反应。结果表明：在蓖麻油质量20 g、催化剂用量2 g、煅烧温度600 ℃、过氧化氢滴加温度40 ℃、反应温度55 ℃、反应时间8 h的条件下,环氧化蓖麻油的碘值（Ⅰ）为48.4 g/100 g,环氧值可达0.551%;催化剂重复使用4次后,仍表现出较好的催化活性。     

固体酸Ti(SO_4)_2/硅藻土催化合成香料己酸正丙酯

以固体酸Ti(SO4)2/硅藻土为催化剂,己酸和正丙醇为原料,催化合成己酸正丙酯。考察了催化剂制备条件对催化剂性能的影响,得出适宜的催化剂制备条件为m(Ti(SO4)2)︰m(硅藻土)=6︰4,焙烧时间2 h,焙烧温度400℃。以正交试验优化固体酸Ti(SO4)2/硅藻土催化合成己酸正丙酯的反应工艺条件,得出了适宜的酯化反应条件为n(己酸)︰n(正丙醇)=1︰1.75,催化剂用量为0.6 g,反应时间为2 h,带水剂量为3 m L。在该反应条件下,己酸正丙酯的酯化率为99.6%。     

仿酶固体酸的制备及其改善纤维素水解的研究进展

固体酸水解纤维素制备葡萄糖因具有无腐蚀、易回收等优点逐渐成为研究热点,但仍存在固体酸与纤维素接触困难、水解效率低等问题。为了克服传统固体酸存在的缺点,模仿纤维素酶水解机理,在固体酸上引入纤维素结合基团(CBD)以合成仿酶固体酸,通过CBD分别与纤维素和低聚糖形成氢键作用来提高纤维素水解效率。本文分析了仿酶固体酸水解纤维素的过程和机理,总结了几种常用仿酶固体酸的制备方法和对纤维素的水解效果,并对未来更绿色、简单、廉价、高效的纤维素水解工艺提出了展望。