隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展,人類依賴的化石能源,已經(jīng)逐漸減少,可能導(dǎo)致能源危機(jī)。以及由此產(chǎn)生的全球氣候變暖的問題日益突出,這迫使人們開始尋找可再生能源以替代化石燃料,這已成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。同時(shí),節(jié)能減排、保障能源和環(huán)境安全是我國(guó)長(zhǎng)期面對(duì)的難題,開發(fā)環(huán)保、可再生的生物燃料成為國(guó)家的戰(zhàn)略需求。由于生物質(zhì)是地球上存在的唯一有機(jī)碳源,所蘊(yùn)藏的能量相當(dāng)驚人。于是,把生物質(zhì)當(dāng)中的酯類用來(lái)制備生物燃料,尤其是生物柴油,得到了科學(xué)家的關(guān)注,而且潛力十分巨大。我們制備了一系列來(lái)源于生物質(zhì)的殼聚糖基功能化材料,用來(lái)構(gòu)建高效的“一鍋法”催化體系,通過(guò)調(diào)控催化材料的物化性能和優(yōu)化反應(yīng)條件,篩選得到了性能優(yōu)異的功能化催化劑,可以高效、綠色的制備生物柴油。重點(diǎn)探討了催化劑的比表面積、孔徑、形貌、酸堿性、疏水性和磁性能對(duì)反應(yīng)產(chǎn)率的影響,并對(duì)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究。取得了如下主要結(jié)果:1.可再生殼聚糖衍生的磁性酸（FCHC-SO₃H）的制備、表征及高效催化高酸值原料制備生物柴油生物質(zhì)基磁性酸由于原料來(lái)源廣泛,性質(zhì)穩(wěn)定而受到青睞,再結(jié)合雙殼中空催化劑比表面積較大、活性位點(diǎn)多的優(yōu)勢(shì),使得催化劑擁有更... 

【文章來(lái)源】：貴州大學(xué)貴州省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：180 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
縮略語(yǔ)(Abbreviations)
前言
第一章 緒論
    1.1 生物柴油簡(jiǎn)介
    1.2 固體酸在生物柴油合成中的應(yīng)用進(jìn)展
        1.2.1 磺酸功能化固體酸
        1.2.2 雜多酸功能化固體酸
            1.2.2.1 磷鎢酸鹽
            1.2.2.2 負(fù)載型雜多酸
        1.2.3 超強(qiáng)酸及金屬氧化物型固體酸
    1.3 固體堿在合成生物柴油中的研究進(jìn)展
        1.3.1 金屬氧化物
        1.3.2 復(fù)合金屬氧化物
        1.3.3 SiO_2負(fù)載堿催化劑
    1.4 殼聚糖基催化劑載體的研究進(jìn)展
    1.5 小結(jié)及展望
    1.6 研究目的及內(nèi)容
        1.6.1 研究目的
        1.6.2 研究?jī)?nèi)容
第二章 可再生殼聚糖基磁性酸(FCHC-SO_3H)高效催化高酸值原料制備生物柴油
    2.1 引言
    2.2 立題的思想和依據(jù)
    2.3 實(shí)驗(yàn)部分
        2.3.1 主要原料與試劑
        2.3.2 主要儀器與設(shè)備
        2.3.3 催化劑的制備
            2.3.3.1 納米Fe_3O_4的制備
            2.3.3.2 雙殼磁性殼聚糖的合成
            2.3.3.3 酸性催化劑的制備
        2.3.4 催化劑的表征方法
            2.3.4.1 X-射線粉末衍射表征(XRD)
            2.3.4.2 傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)
            2.3.4.3 熱重分析(TGA)
            2.3.4.4 磁滯回線測(cè)試(VSM)
            2.3.4.5 掃描電鏡(SEM)
            2.3.4.6 透射電鏡(TEM)
            2.3.4.7 N_2吸附脫附分析
            2.3.4.8 酸密度中和滴定
        2.3.5 催化劑的在生物柴油中的應(yīng)用
            2.3.5.1 油酸與甲醇的酯化反應(yīng)
            2.3.5.2 重復(fù)使用性研究
        2.3.6 產(chǎn)率的檢測(cè)
        2.3.7 油酸和甲醇進(jìn)行酯化反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)
    2.4 結(jié)果與討論
        2.4.1 催化劑表征分析
            2.4.1.1 X射線粉末衍射(XRD)
            2.4.1.2 傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)
            2.4.1.3 熱重分析(TGA)
            2.4.1.4 磁性能分析(VSM)
            2.4.1.5 掃描電鏡分析(SEM)
            2.4.1.6 透射電鏡分析(TEM)
            2.4.1.7 N_2吸附脫附分析
            2.4.1.8 酸密度測(cè)定分析
        2.4.2 生物柴油的產(chǎn)率檢測(cè)
        2.4.3 反應(yīng)催化劑的篩選
        2.4.4 反應(yīng)條件產(chǎn)率的影響
            2.4.4.1 反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)率的影響
            2.4.4.2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)率的影響
            2.4.4.3 醇與油酸摩爾比對(duì)產(chǎn)率的影響
            2.4.4.4 催化劑用量對(duì)產(chǎn)率的影響
        2.4.5 催化劑的重復(fù)使用性研究
        2.4.6 反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)研究
        2.4.7 催化活性的對(duì)比
    2.5 本章小結(jié)
第三章 鈷摻雜殼聚糖碳基酸性催化劑用于催化非食用油制備生物柴油的研究
    3.1 引言
    3.2 立題的思想和依據(jù)
    3.3 實(shí)驗(yàn)部分
        3.3.1 實(shí)驗(yàn)部分材料與試劑
        3.3.2 主要儀器與設(shè)備
        3.3.3 催化劑的制備
        3.3.4 催化劑表征
            3.3.4.1 X-射線粉末衍射表征(XRD)
            3.3.4.2 傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)
            3.3.4.3 熱重分析(TGA)
            3.3.4.4 水接觸角表征
            3.3.4.5 掃描電鏡(SEM)
            3.3.4.6 透射電鏡(TEM)
            3.3.4.7 N_2吸附脫附分析
            3.3.4.8 元素分析
            3.3.4.9 酸密度中和滴定
        3.3.5 一鍋法催化轉(zhuǎn)化高酸值原料制備生物柴油
        3.3.6 產(chǎn)率檢測(cè)
        3.3.7 耐水性和重復(fù)使用性的測(cè)試
    3.4 結(jié)果與討論
        3.4.1 催化劑表征分析
            3.4.1.1 XRD分析
            3.4.1.2 FT-IR分析
            3.4.1.3 TG分析
            3.4.1.4 水接觸角
            3.4.1.5 SEM分析
            3.4.1.6 TEM分析
            3.4.1.7 N2吸附脫附分析
            3.4.1.8 元素分析
            3.4.1.9 酸密度中和滴定
        3.4.2 生物柴油產(chǎn)率的檢測(cè)
        3.4.3 不同催化劑的篩選
        3.4.4 反應(yīng)條件對(duì)生物柴油產(chǎn)率的影響
            3.4.4.1 反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)率的影響
            3.4.4.2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)率的影響
            3.4.4.3 醇油摩爾比對(duì)產(chǎn)率的影響
            3.4.4.4 催化劑量對(duì)產(chǎn)率的影響
        3.4.5 催化劑耐水性研究
        3.4.6 催化劑的重復(fù)使用性研究
        3.4.7 反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究
        3.4.8 底物拓展及放大反應(yīng)
        3.4.9 催化活性的對(duì)比
    3.5 結(jié)論
第四章 磁性殼聚糖基酸性碳凝膠在催化高酸值原料制備生物柴油中的應(yīng)用
    4.1 引言
    4.2 立題思想與設(shè)計(jì)思路
    4.3 實(shí)驗(yàn)部分
        4.3.1 材料與試劑
        4.3.2 主要儀器與設(shè)備
        4.3.3 催化劑的制備
            4.3.3.1 Fe_3O_4@SiO_2 的制備
            4.3.3.2 Fe_3O_4@SiO_2@CS凝膠的制備
            4.3.3.3 Fe_3O_4@SiO_2@C-SO_3H的制備
            4.3.3.4 對(duì)比催化劑CS-SO_3H的制備
        4.3.4 催化劑的表征
            4.3.4.1 XPS分析
            4.3.4.2 X-射線粉末衍射表征(XRD)
            4.3.4.3 傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)
            4.3.4.4 熱重分析
            4.3.4.5 掃描電鏡(SEM)
            4.3.4.6 透射電鏡(TEM)
            4.3.4.7 N_2吸附脫附分析
            4.3.4.8 酸密度中和滴定
            4.3.4.9 水接觸角表征
        4.3.5 催化油酸酯化反應(yīng)制備生物柴油
        4.3.6 反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究
    4.4 結(jié)果與討論
        4.4.1 催化劑表征分析
            4.4.1.1 XPS分析
            4.4.1.2 XRD分析
            4.4.1.3 紅外分析
            4.4.1.4 TG分析
            4.4.1.5 磁性能分析
            4.4.1.6 SEM分析
            4.4.1.7 TEM分析
            4.4.1.8 N_2吸附脫附分析
            4.4.1.9 酸密度測(cè)定
            4.4.1.10 水接觸角
        4.4.2 催化劑的篩選
        4.4.3 反應(yīng)條件的優(yōu)化
            4.4.3.1 反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)率的影響
            4.4.3.2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)率的影響
            4.4.3.3 醇和油酸的摩爾比對(duì)產(chǎn)率的影響
            4.4.3.4 催化劑量對(duì)產(chǎn)率的影響
        4.4.4 耐水性研究
        4.4.5 重復(fù)使用性研究
        4.4.6 動(dòng)力學(xué)研究
        4.4.7 催化活性的對(duì)比
    4.5 結(jié)論
第五章 殼聚糖螯合金屬離子納米催化劑的篩選、表征及制備生物柴油的應(yīng)用
    5.1 引言
    5.2 立題思想與設(shè)計(jì)思路
    5.3 實(shí)驗(yàn)部分
        5.3.1 材料與試劑
        5.3.2 主要儀器與設(shè)備
        5.3.3 催化劑制備
        5.3.4 催化劑表征
            5.3.4.1 X-射線粉末衍射表征(XRD)
            5.3.4.2 傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)
            5.3.4.3 熱重分析
            5.3.4.4 TPD表征
            5.3.4.5 N_2吸附脫附分析
            5.3.4.6 掃描電鏡(SEM)
            5.3.4.7 透射電鏡(TEM)
        5.3.5 酯交換催化反應(yīng)
        5.3.6 重復(fù)使用性
    5.4 結(jié)果與討論
        5.4.1 催化劑的表征
            5.4.1.1 XRD表征分析
            5.4.1.2 傅里葉紅外表征分析
            5.4.1.3 熱重分析
            5.4.1.4 N_2吸附脫附
            5.4.1.5 TPD表征
            5.4.1.6 SEM表征分析
            5.4.1.7 TEM表征分析
        5.4.2 催化劑的篩選
        5.4.3 反應(yīng)條件對(duì)產(chǎn)率的影響
            5.4.3.1 溫度對(duì)反應(yīng)產(chǎn)率的影響
            5.4.3.2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)率的影響
            5.4.3.3 醇油摩爾比對(duì)產(chǎn)率的影響
            5.4.3.4 催化劑量對(duì)產(chǎn)率的影響
        5.4.4 重復(fù)使用性
        5.4.5 反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究
        5.4.6 底物拓展
    5.5 結(jié)論
第六章 以殼聚糖為模板劑的酸堿雙功能材料Ca-B(700)的制備及其在催化制備生物柴油中的應(yīng)用
    6.1 引言
    6.2 立題思想與設(shè)計(jì)思路
    6.3 實(shí)驗(yàn)部分
        6.3.1 材料與試劑
        6.3.2 主要儀器與設(shè)備
        6.3.3 催化劑制備
        6.3.4 催化劑表征
            6.3.4.1 X-射線粉末衍射表征(XRD)
            6.3.4.2 傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)
            6.3.4.3 熱重分析
            6.3.4.4 TPD表征
            6.3.4.5 N_2吸附脫附分析
            6.3.4.6 掃描電鏡(SEM)
            6.3.4.7 透射電鏡(TEM)
            6.3.4.8 水接觸角表征
            6.3.4.9 吡啶紅外表征
        6.3.5 酯交換反應(yīng)
        6.3.6 催化劑可重復(fù)使用性
    6.4 結(jié)果與討論
        6.4.1 催化劑表征結(jié)果
            6.4.1.1 XRD分析
            6.4.1.2 FT-IR分析
            6.4.1.3 TGA分析
            6.4.1.4 TPD分析
            6.4.1.5 N_2吸附/脫附分析
            6.4.1.6 SEM分析
            6.4.1.7 TEM分析結(jié)果
            6.4.1.8 水接觸角分析
            6.4.1.9 吡啶紅外分析
        6.4.2 催化劑篩選
        6.4.3 反應(yīng)條件的優(yōu)化
            6.4.3.1 反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)率的影響
            6.4.3.2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)率的影響
            6.4.3.3 醇油摩爾比對(duì)產(chǎn)率的影響
            6.4.3.4 催化劑量對(duì)產(chǎn)率的影響
        6.4.4 催化劑比表面積、孔體積和孔徑對(duì)產(chǎn)率的影響
        6.4.5 催化劑平均粒徑大小對(duì)產(chǎn)率的影響
        6.4.6 催化劑重復(fù)使用性
        6.4.7 底物拓展
    6.5 結(jié)論
第七章 磁性介孔殼聚糖碳基堿性材料的制備、表征及其在催化梧桐油制備生物柴油中的應(yīng)用
    7.1 前言
    7.2 立題思想與設(shè)計(jì)思路
    7.3 實(shí)驗(yàn)部分
        7.3.1 材料與試劑
        7.3.2 主要儀器與設(shè)備
        7.3.3 催化劑制備
            7.3.3.1 Co-MOF的制備
            7.3.3.2 Ca-Co-MOF@CS的合成
            7.3.3.3 磁性催化劑的制備
        7.3.4 催化劑表征
            7.3.4.1 XPS分析
            7.3.4.2 X-射線粉末衍射表征(XRD)
            7.3.4.3 傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)
            7.3.4.4 熱重分析
            7.3.4.5 磁滯回線測(cè)試(VSM)
            7.3.4.6 N_2吸附脫附分析
            7.3.4.7 掃描電鏡(SEM)
            7.3.4.8 透射電鏡(TEM)
            7.3.4.9 CO_2-TPD
        7.3.5 酯交換反應(yīng)
    7.4 結(jié)果與討論
        7.4.1 CO-MOF的表征
            7.4.1.1 XRD分析
            7.4.1.2 SEM分析
            7.4.1.3 TEM分析
            7.4.1.4 N_2吸附脫附
        7.4.2 磁性系列催化劑表征
            7.4.2.1 XPS分析
            7.4.2.2 XRD分析結(jié)果
            7.4.2.3 紅外分析
            7.4.2.4 熱重分析
            7.4.2.5 VSM分析
            7.4.2.6 N_2吸附脫附分析
            7.4.2.7 SEM分析結(jié)果
            7.4.2.8 TEM分析
            7.4.2.9 CO_2-TPD分析結(jié)果
        7.4.3 反應(yīng)條件對(duì)產(chǎn)率的影響
            7.4.3.1 反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)率的影響
            7.4.3.2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)率的影響
            7.4.3.3 醇油摩爾比對(duì)產(chǎn)率的影響
            7.4.3.4 催化劑量對(duì)產(chǎn)率的影響
        7.4.4 室溫條件下生物柴油的合成研究
        7.4.5 重復(fù)使用性研究
        7.4.6 催化劑性能對(duì)比
    7.5 結(jié)論
第八章 結(jié)論
    8.1 主要結(jié)論
    8.2 存在不足及未來(lái)工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄
    F-1 攻讀博士期間發(fā)表的論文
    F-2 攻讀博士期間參與的科研項(xiàng)目


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]殼聚糖微球的制備及其在藥物載體中的應(yīng)用[J]. 高艷,王瑄,萬(wàn)明,王建華,陳鵬,王梅珍.  功能材料. 2015(02)
[3]稻殼炭基固體酸催化劑的制備及其催化酯化反應(yīng)性能[J]. 李明,陳登宇,朱錫鋒.  催化學(xué)報(bào). 2013(09)
[4]我國(guó)生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展的態(tài)勢(shì)分析[J]. 莫笑萍,龐斌,白璐,肖麗娜.  生態(tài)經(jīng)濟(jì). 2012(06)
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博士論文
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[2]固體堿催化植物油制備生物柴油的基礎(chǔ)研究[D]. 孫輝.浙江大學(xué) 2012

碩士論文
[1]殼聚糖基土壤重金屬螯合劑的研究[D]. 羅珊.貴州大學(xué) 2019
[2]膠原/殼聚糖/羥基磷灰石復(fù)合微球的原位合成及其性能研究[D]. 梁綿慧.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2016
[3]殼聚糖微球的制備及其固定化酶的研究[D]. 段瑋.湖南師范大學(xué) 2012
[4]蟹殼生物柴油催化劑的制備及其催化性能研究[D]. 付磊.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3201510