經(jīng)化學催化生產(chǎn)生物柴油,選擇固體酸作為催化劑,具有以下優(yōu)勢:對原料油脂的品質(zhì)要求低,可同時催化酯化和酯交換反應,克服了傳統(tǒng)的液體酸堿催化法的工藝復雜,產(chǎn)生大量的含鹽廢水等缺點。一種具有靈活空間結(jié)構(gòu)的載體,對于固體酸的催化性能有顯著的影響作用�；诩{米碳管是一種兩端封閉結(jié)構(gòu)的一維量子材料,嚴格的空間約束有利于其發(fā)揮空間選擇催化作用。因此,本研究以納米碳管作為載體,利用金屬或非金屬和磺化作用改性修飾納米碳管,并將其應用于油酸與甲醇酯化反應合成生物柴油的反應體系之中,得到了良好的效果。1.采用高溫磺化法修飾改性多壁納米碳管,利用了F元素的強非金屬性,Al元素的金屬性以及稀土元素的特殊原子結(jié)構(gòu),制備了固體酸催化劑F~--SO_4~(2-)/MWCNTs、Al~(3+)-SO_4~(2-)/MWCNTs和Ce~(3+)-Ti~(4+)-SO_4~(2-)/MWCNTs。經(jīng)過表征結(jié)果分析,在磺化納米碳管體系中引入了特定的離子,加強了催化劑的穩(wěn)定性,減少了硫酸根的流失,改變了碳管表面SO_4~(2-)的化學狀態(tài),加劇了體系電荷不平衡趨勢,加強了催化劑正電荷過剩的趨勢,在消除Br(?)nsted酸性位的同時,增加了Lewis酸性位的含量,降低甚至消除了Br(?)nsted酸因發(fā)生水合反應而降低催化效率的可能性。2.考察了在三種體系中,不同的溫度,醇油摩爾比以及催化劑的量對轉(zhuǎn)化率的影響。實驗結(jié)果表明,以F~--SO_4~(2-)/MWCNTs作為催化劑反應時,當催化劑的量為反應物總質(zhì)量的0.9%,甲醇與油酸摩爾比為12:1,溫度為65oC時,反應6小時,油酸轉(zhuǎn)化率可達到90%。以Al~(3+)-SO_4~(2-)/MWCNTs作為催化劑反應時,當醇油摩爾比為12:1,催化劑的用量占反應物體系的質(zhì)量百分比為0.9%,反應溫度為65℃時,反應7小時后,油酸的轉(zhuǎn)化率為95%。以Ce~(3+)-Ti~(4+)-SO_4~(2-)/MWCNTs作為催化劑反應時,當醇油摩爾比為14:1,催化劑的用量占反應物體系的質(zhì)量百分比為1%,反應溫度為65℃時,反應5小時后,油酸的轉(zhuǎn)化率為93.4%。3.以F~--SO_4~(2-)/MWCNTs作為催化劑,對油酸與甲醇的酯化反應進行動力學模擬計算。從反應溫度、醇油比和催化劑的量這幾個方面討論其對油酸酯化反應的影響。假設反應是擬均相可逆二級反應,結(jié)果表明實驗數(shù)據(jù)與模型的假設有較好的吻合,計算得出正逆反應活化能分別為31.46 kJ·mol-1和-16.1 kJ·mol-1。以上的研究結(jié)果表明,磺化納米碳管通過一些特定元素的修飾,改變了磺化納米碳管的酸性屬性,進一步的提高磺化納米碳管的催化性能,減少酸活性位的流失。納米碳管或?qū)⒊蔀樯a(chǎn)生物柴油的新型催化材料。
【學位單位】：江西理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2016
【中圖分類】：TE667;TQ426
【部分圖文】：

圖 1.4 納米碳管結(jié)構(gòu)圖（A）單壁納米碳管 SWNTs（B）多壁納米碳管 MWNTs管的性質(zhì)是一種高效的催化劑載體材料，納米碳管是一種特殊的碳催化劑載體本身就具有很多優(yōu)異的性能。這些優(yōu)點有：性、優(yōu)秀的機械力學性能以及高熱穩(wěn)定性；有較強的耐受性；可控性(多壁納米碳管的表面積在 50-500m2g-1,內(nèi)徑在 5-1態(tài)具有可塑性；變碳管的化學組成(如氮摻雜和硼摻雜納米碳管)；化碳管表面來改變碳管的親水性、pH 值、電子的得失性特殊的化學性質(zhì)；的催化劑載體相比，具有更強的環(huán)境耐受性；

【參考文獻】

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1 李瀟然;田嵐;李杰;尹璐;;固體酸催化制備生物柴油研究進展[J];化學工程師;2013年03期

2 Jincan Kang;Weiping Deng;Qinghong Zhang;Ye Wang;;Ru particle size effect in Ru/CNT-catalyzed Fischer-Tropsch synthesis[J];Journal of Energy Chemistry;2013年02期

3 王言;路陽;;我國地溝油現(xiàn)狀與治理對策研究[J];環(huán)境衛(wèi)生工程;2012年04期

4 羅文;袁振宏;譚天偉;呂鵬梅;;生物柴油理化性質(zhì)與組分關(guān)系的研究[J];太陽能學報;2008年07期

5 黃世豐;陳國;方柏山;;酯化及轉(zhuǎn)酯化法制備生物柴油過程中催化劑的研究進展[J];化工進展;2008年04期

6 馬少波;;生物柴油概述及前景[J];山東化工;2007年12期

7 侯凱軍;孟明;鄒志強;呂倩;;摻雜La~(3+)對納米Au/TiO_2催化劑結(jié)構(gòu)和性能的影響[J];無機化學學報;2007年09期

8 饒厚曾;桑成濤;;微波萃取法提取無患子皂苷工藝[J];遼寧石油化工大學學報;2006年04期

9 于會申;石宏仁;杜長海;賀巖峰;;新型固體酸催化劑SO_4~(2-)/Al_2O_3-Al的制備[J];長春工業(yè)大學學報(自然科學版);2006年04期

10 劉幽燕;庾樂;黃林峰;周濤;;生物柴油制備方法的應用研究進展[J];現(xiàn)代化工;2006年04期

本文編號：2823098