鈣基固體堿催化劑的制備及催化合成生物柴油研究.pdf

1、隨著化石燃料的逐漸枯竭、環(huán)境問(wèn)題的日益凸顯，生物柴油作為一種清潔、可再生的生物質(zhì)能源已成為世界各國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)。非均相固體堿催化劑可以使生物柴油的工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程更加“綠色化”，制備出廉價(jià)、高效的固體堿催化劑對(duì)于生物柴油的規(guī)模化生產(chǎn)具有重要意義。本文制備了兩種鈣基固體堿催化劑用于催化菜籽油合成生物柴油，并采用多種現(xiàn)代技術(shù)手段對(duì)催化劑進(jìn)行表征。主要研究?jī)?nèi)容包括：
　　⑴用KF浸漬CaO-La2O3制備了具有高催化活性的KF/CaO-La

2、2O3催化劑。KF/CaO-La2O3催化劑最佳制備條件為:La2O3的添加量為15 wt％，煅燒溫度為600℃，煅燒時(shí)間為3h。用XRD、低溫N2吸附-脫附、SEM、TEM以及Hammett指示劑法表征了催化劑的晶相結(jié)構(gòu)、形貌以及堿強(qiáng)度。煅燒后的催化劑的主要晶相是CaO、KCaF3和LaOF，優(yōu)化條件下制備的催化劑呈圓球狀，催化劑有一定的團(tuán)聚，可以清晰的看到其多孔結(jié)構(gòu)，催化劑比表面積為0.96m2/g，孔體積為0.0057cm3/g，

3、平均孔徑為24.7nm，催化劑的堿強(qiáng)度為15.0＜H_＜18.4。優(yōu)化了催化劑用于酯交換反應(yīng)的條件，在溫度為65℃，催化劑用量為4 wt％，醇油摩爾比為12∶1的條件下，反應(yīng)80min，F(xiàn)AME產(chǎn)率可達(dá)97.3％。KF/CaO-La2O3重復(fù)使用5次后產(chǎn)率仍可達(dá)70％以上。
　?、平n法制備了KF/CaO-MSP催化劑。用XRD、低溫N2吸附-脫附、SEM、TEM以及Hammett指示劑法表征了催化劑的晶相結(jié)構(gòu)、形貌以及堿強(qiáng)度。煅

4、燒后的催化劑的主要晶相是CaO、KCaF3和KCaCO3F，優(yōu)化條件下制備的催化劑可明顯觀察到其多孔結(jié)構(gòu)，催化劑比表面積為1.04m2/g，孔體積為0.0048cm3/g，平均孔徑為18.5nm，催化劑的堿強(qiáng)度為9.8＜H_＜15.0。在優(yōu)化制備條件后的催化劑在溫度為65℃，催化劑用量為4 wt％，醇油摩爾比為12∶1，反應(yīng)時(shí)間為150min的條件下，F(xiàn)AME產(chǎn)率可達(dá)95.3％。
　?、峭ㄟ^(guò)對(duì)KF/CaO-La2O3和KF/CaO

5、-MSP兩種催化劑制備過(guò)程的研究，發(fā)現(xiàn)KF/CaO-La2O3在催化酯交換反應(yīng)前后形態(tài)幾乎未發(fā)生改變，表現(xiàn)出良好的機(jī)械強(qiáng)度;而KF/CaO-MSP呈粉狀，易碎，強(qiáng)度明顯較差。同時(shí)對(duì)KF/CaO-La2O3和CaO進(jìn)行了機(jī)械強(qiáng)度比較，發(fā)現(xiàn)KF/CaO-La2O3催化劑極限正壓力均值25.2Kg，Weibull模量m為6.37，說(shuō)明KF/CaO-La2O3不僅有較高的強(qiáng)度，而且具有較高的強(qiáng)度可靠性，在生物柴油領(lǐng)域有較好的應(yīng)用前景。