本文關(guān)鍵詞：乙醇體系磺化碳納米管催化甘油三酯的研究

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【摘要】：隨著社會(huì)的高速發(fā)展,環(huán)境問(wèn)題日益成為人們關(guān)注的焦點(diǎn),礦質(zhì)能源的使用對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了一些負(fù)面影響如空氣污染等。同時(shí),人類(lèi)社會(huì)生活與生產(chǎn)對(duì)能源的需求越來(lái)越高,目前,全球運(yùn)輸所需能源主要來(lái)源于礦質(zhì)能源,并以每年2%的速度增長(zhǎng),而礦質(zhì)能源作為不可再生能源,正日益減少且排放大量溫室氣體,生物質(zhì)能源用以代替礦質(zhì)能源引起了全球廣泛的關(guān)注,生物柴油是一種新型的可再生能源,具有廣闊的應(yīng)用前景。它是一種以動(dòng)植物油、餐飲廢油等原料油與低碳醇類(lèi)物質(zhì),經(jīng)過(guò)物理化學(xué)等方法制成的低級(jí)烷基長(zhǎng)鏈脂肪酸酯,具有原料來(lái)源廣、可再生、清潔、可降解、無(wú)毒性等優(yōu)點(diǎn),酯交換反應(yīng)是制得高品質(zhì)生物柴油的最簡(jiǎn)單,經(jīng)濟(jì)的方法之一。本文以通過(guò)磺化功能化碳納米管為一種有效的固體酸催化劑催化劑,在乙醇體系中,用于甘油三酯的酯交換反應(yīng)研究。其主要研究結(jié)果與結(jié)論如下:(1)利用一種簡(jiǎn)單高效的方法制備了一種磺化碳納米管催化劑,結(jié)果表明,由于磺化碳納米管多環(huán)結(jié)構(gòu)基質(zhì)從而具有高酸性,在反應(yīng)條件為催化劑加入量為3.7wt%,停留時(shí)間為1h,反應(yīng)溫度150℃,甘油三酯在乙醇體系中實(shí)現(xiàn)了 97.8%的總轉(zhuǎn)化率,明顯優(yōu)于其他催化劑,如碳化磺化合成碳和金屬氧化物催化劑WO_3/ZrO_2等。(2)通過(guò)BET,FT-IR,XPS和TEM測(cè)量來(lái)充分表征催化劑,了解到此催化劑具有比表面積大,孔道寬,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,催化活性高的優(yōu)點(diǎn),適用于甘油三酯的酯交換反應(yīng)。(3)考量了催化劑添加量、CO_2充入量,反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)溫度等因素對(duì)酯交換過(guò)程的影響。起初,隨著催化劑添加量,反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)溫度的增加,乙酯產(chǎn)率增加,然后趨于平衡。CO_2充入量對(duì)乙酯產(chǎn)率幾乎沒(méi)有影響。通過(guò)磺化碳納米管與等質(zhì)稀硫酸對(duì)比試驗(yàn),說(shuō)明碳納米管被稀硫酸有效的磺化和功能化,催化劑的回收利用證明了其具有較高的穩(wěn)定性。(4)構(gòu)建了簡(jiǎn)單的動(dòng)力學(xué)模型,從反應(yīng)模型計(jì)算出的活化能和指前頻率,分別為72.1±4.1 kJ/mol 和 17.38±1.16min-1。(5)結(jié)合活性和表征數(shù)據(jù)使得能夠假定甘油三酯酯交換的以下反應(yīng)機(jī)理:SO_3H基團(tuán)首先通過(guò)相互作用吸收甘油三酯和乙醇在酸性位點(diǎn)和原子氧之間。然后羰基碳受到攻擊親核乙醇生成最終產(chǎn)物脂肪酸乙酯。發(fā)現(xiàn)這項(xiàng)工作提供有用的見(jiàn)解對(duì)于輕松的設(shè)計(jì)和合成有效的固體酸催化劑用于甘油三酯的酯交換以產(chǎn)生生物柴油。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：O643.32;TE667

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