隨著能源危機和環(huán)境污染的日益凸顯,碳基固體酸催化劑在生物質(zhì)資源轉化以及生物能源領域的應用受到了廣泛的關注。特別是在高酸值油脂的酯化降酸反應中,碳基固體酸表現(xiàn)出高催化活性,且具有易回收、可循環(huán)使用的優(yōu)點,為高酸值油脂制備生物柴油提供了便利。然而,碳基固體酸現(xiàn)有的制備方法,存在條件苛刻、能耗大、成本高等問題,且與液體酸催化劑相比,其催化活性還有待進一步提高。另一方面,目前碳基固體酸的研究報道多以葡萄糖、淀粉以及纖維素等成分單一的天然碳水化合物為原料,以廉價、成分復雜的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)為原料制備碳基固體酸催化劑的研究報道還較少。基于此,本論文從農(nóng)林廢棄生物質(zhì)高效利用和探索低能耗、環(huán)保的碳基固體酸制備方法兩個角度出發(fā),以富碳的農(nóng)業(yè)廢棄物玉米芯為原料,通過低溫水熱不完全碳化和濃硫酸磺化兩步制備了基于玉米芯的碳基固體酸催化劑。以油酸與甲醇的酯化反應模擬高酸值油脂酯化降酸過程,系統(tǒng)地考察了不同制備條件對固體酸催化活性的影響,獲得了水熱法制備玉米芯碳基固體酸催化劑的最佳條件;通過對不同條件下制備的固體酸的結構表征及成分分析,對水熱制備機理以及催化劑的構效關系進行了探討。在油酸與甲醇的酯化降酸模型反應... 

【文章來源】：安徽農(nóng)業(yè)大學安徽省

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

碳基固體酸的結構示意圖

圖 1-2. 以葡萄糖和蔗糖為原料制備糖基固體酸催化劑Figure 1-2. The solid acid prepared by D-glucose and sucroseFraile 等人[10]報道了一種碳微球固體酸催化劑的制備方法，該球狀催化劑可經(jīng)葡萄糖水熱碳化磺化法制備。這種碳微球酸催化劑對于棕櫚酸酯的合成反應具有良好的催化活性。但是該催化劑在循環(huán)使用時，其活性急劇下降。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，碳微球催化劑表面的磺酸基團參與酯化反應生成了磺酸酯，消耗了磺酸基團而導致其活性降低，而不是由于催化劑表面磺酸基團的流失導致其活性降低。因此，控制副反應的發(fā)生也是碳基固體酸制備和應用中應予以關注的問題。周麗娜等[11]采用不完全碳化磺化法的工藝制備出“糖基固體酸催化劑”，該催化劑在乙酸乙酯的水解反應中雖然表現(xiàn)出一定的催化活性，但是其穩(wěn)定性還有待提高。中國科學院生態(tài)環(huán)境研究院的王華瑜等[12]以纖維素和硝酸鐵為原料，采用水熱法成功制備出磁性的碳基固體酸。以纖維素的水解反應考察該磁性催化劑的活性，其轉化率高達 40.6%。另一方面，該催化劑具有磁性，在外加磁場作用下能夠實現(xiàn)催化劑與反應體系的快速分離，便于回收，有助于所制備催化劑的再生和循環(huán)

以除去生物質(zhì)表面的雜質(zhì)以及蠟質(zhì)成分）玉米芯粉末和 40 mL 去離子水于 50 mL 的水熱反應釜里在一定溫度下碳化一定的時間，待反應完成后將反應釜冷卻至室溫，過濾、水洗、干燥得到玉米芯不完全碳化產(chǎn)物。5 g 上述得到的碳化產(chǎn)物與 25 mL濃硫酸混合后于一定溫度下磺化一定時間。磺化反應結束后，用大于 353 K 的熱水反復沖洗所得材料直至洗出液呈中性。干燥產(chǎn)物即得到玉米芯碳基固體酸催化劑，收集備用。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3390243