一种负载型固体碱催化剂、其制备方法以及其在合成新型生物柴油中的应用_2

文档序号:9443095阅读:来源:国知局
-KF/NaAl化的XRD图;e为试验五制备的负载型固 体碱催化剂70% -KF/NaAl〇2的邸D图;
[0028] 图4为图3的局部放大图。
【具体实施方式】
【具体实施方式】 [0029] 一:本实施方式的负载型固体碱催化剂包含侣酸钢(NaAl〇2)、氣化 钟(KF)、氣化钢(NaF)、氣侣酸钟和氣侣酸钢,其中侣酸钢(NaAl〇2)为载体,氣化钟(KF)、氣 化钢、氣侣酸钟和氣侣酸钢为负载物。
【具体实施方式】 [0030] 二:本实施方式与一不同的是:负载型固体碱催化剂 记为x-KF/NaAl〇2,其中的X表示氣化钟在侣酸钢上的负载量,W氣化钟占载体侣酸钢质量 的百分比计,X为10%~70%。其它与一相同。
【具体实施方式】 [0031] 实施方式一所述的负载型固体碱催化剂的制备方法,按W下步 骤进行:
[0032] 一、制备前驱体:将侣酸钢(NaAl〇2)置于空气气氛中200~600°C赔烧2~化;将 赔烧后的侣酸钢加入到质量百分比浓度为0. 63%~4. 07%的KF甲醇溶液中揽拌均匀,控 制揽拌速度为10化/min~12化/min,然后放置4h,得到前驱体;
[0033] 二、干燥、赔烧:将步骤一制备的前驱体移至烘箱中,于溫度为50~90°C下干燥 12~2地,研磨,最后于溫度为200~600°C空气气氛中赔烧2~化,即得到负载型固体碱 催化剂。
[0034] 本实施方式所述的负载型固体碱催化剂可表示为x-KF/NaAl化,其中X为氣化钟在 侣酸钢上的负载量,W氣化钟占载体侣酸钢质量的百分比计,根据制备方法中加料量计算X 在10%~70%范围内。
[0035] 本实施方式所述的负载型固体碱催化剂主要组成为氣化钟、侣酸钢,还有氣化钢、 氣侣酸钟和氣侣酸钢;其制备方法是通过浸溃法将氣化钟负载在侣酸钢上,制备过程中还 生成了氣化钢、氣侣酸钟和氣侣酸钢,改性后的侣酸钢仍保持了特有的棒状结构,通过氣化 钟和侣酸钢之间的相互作用,使得生成的活性组分氣侣酸盐均匀分散在侣酸钢上。本实施 方式所述的负载型固体碱催化剂原料廉价易得,制备过程简单,易于回收,可重复使用。
【具体实施方式】 [0036] 四:本实施方式与=不同的是:步骤一中所述的赔 烧后的侣酸钢的总质量与质量百分比浓度为0. 63%~4. 07%的KF甲醇溶液的体积比为 0.Ig: (1~4)mL。其它与S相同。
【具体实施方式】 [0037] 五:本实施方式与=或四不同的是:步骤一中所述的 KF甲醇溶液的质量百分比浓度为1%。其它与S或四相同。
【具体实施方式】 [0038] 六:本实施方式与=至五之一不同的是:步骤一中所 述的KF甲醇溶液的质量百分比浓度为2%。其它与S至五之一相同。
【具体实施方式】 [0039] 屯:本实施方式与=至六之一不同的是:步骤一中所 述的KF甲醇溶液的质量百分比浓度为3%。其它与S至六之一相同。
【具体实施方式】 [0040] 八:本实施方式与=至屯之一不同的是:步骤二中所 述的干燥溫度为80°c,干燥时间为12小时。其它与=至屯之一相同。
【具体实施方式】 [0041] 九:本实施方式与=至八之一不同的是:步骤二中所 述的干燥溫度为60°C,干燥时间为24小时。其它与=至八之一相同。
【具体实施方式】 [0042] 十:本实施方式与=至九之一不同的是:步骤二中所 述的赔烧溫度为60(TC,赔烧时间为4小时。其它与=至九之一相同。
【具体实施方式】 [0043] 十一:本实施方式与=至十之一不同的是:步骤二中 所述的赔烧溫度为40(TC,赔烧时间为6小时。其它与=至十之一相同。
【具体实施方式】 [0044] 十二:利用一的负载型固体碱催化剂催化合成新型生 物柴油的方法,按W下步骤进行:
[0045] 将脂肪酸甲醋、聚乙二醇单甲酸和负载型固体碱催化剂加入带回流冷凝装置的反 应器中,在揽拌速度为250~4(K)r/min、反应压力为常压、氮气保护和溫度为60°C~140°C 条件下磁力揽拌反应化~化,然后在转速为80化/min~lOOOr/min的条件下离屯、分离 3min~5min,得到产物分为两层,分离得到的上层即为新型生物柴油混合物,最后将得到 的新型生物柴油混合物于溫度为45°C~145°C和真空度为0. 1~0. 4MPa的条件下减压 蒸馈0.化~化,即得到新型生物柴油;所述的聚乙二醇单甲酸与脂肪酸甲醋的摩尔比为 (1~20) : 1,所述的负载型固体碱催化剂与脂肪酸甲醋的质量比为(0. 1~10) : 100。
[0046] 本实施方式离屯、分离是为了除去固体催化剂,减压蒸馈是为了分离未反应的聚乙 二醇单甲酸及生成的甲醇。
[0047] 本实施方式催化合成新型生物柴油的方法中使用的负载型固体碱催化剂活性高, 在溫度为60°C~140°C时,脂肪酸甲醋的转化率最高可W达到91% ;
[0048] 本实施方式催化合成新型生物柴油的方法中,使用的负载型固体碱催化剂可有效 抵抗游离脂肪酸对催化剂碱位的纯化,后处理简单,不污染环境,符合绿色化学的要求,更 切合工业生产的需求;
[0049] 本实施方式所述的负载型固体碱催化剂原料廉价易得,制备过程简单,易于回收, 可重复使用。
【具体实施方式】 [0050] 十=:本实施方式与十二不同的是:所述的脂肪酸甲 醋为辛酸甲醋、癸酸甲醋、月桂酸甲醋、豆違酸甲醋、栋桐酸甲醋、硬脂酸甲醋、油酸甲醋、亚 油酸甲醋、亚麻酸甲醋、大豆油脂肪酸甲醋、栋桐油脂肪酸甲醋和菜巧油脂肪酸甲醋中的一 种或其中几种的混合物。其它与十二相同。
[0051] 本实施方式所述的脂肪酸甲醋为混合物时,各组分之间按任意比混合。
【具体实施方式】 [0052] 十四:本实施方式与十二或十=不同的是:所述聚乙 二醇单甲酸的分子式结构通式为:邸3(0邸2邸2)。地,其中n为1、2、3、4、5、7、9、10、15或20。 其它与十二或十=相同。
[0053] 采用下述试验验证本发明的效果:
[0054] 试验一:本试验的负载型固体碱催化剂的制备方法,按W下步骤进行: 阳05引一、制备前驱体:将侣酸钢(NaAl〇2)置于空气气氛中400°C赔烧地;再将 1.OgNaAlOz加入到20mL质量百分比浓度为1. 87%的KF甲醇溶液的反应瓶中,置于磁力揽 拌器上揽拌均匀,控制揽拌速度为12化/min,然后放置地,得到前驱体。
[0056] 二、干燥、赔烧:将步骤一制备的前驱体移至烘箱中,于溫度为60°C下干燥12h,研 磨,最后于溫度为400°C空气气氛中赔烧地,即得到负载型固体碱催化剂,记为30% -KF/ NaA1〇2。
[0057] 扫描电子显微镜图在日本日立公司S-4300型场发射扫描电子显微镜上拍摄,电 压20kV,样品室真空度优于10 4。电镜观察本试验步骤一中赔烧活化后侣酸钢和经步骤二 制备的负载型固体碱催化剂的表面形貌,结果如图1和图2所示,图1为本实验所用400°C 赔烧活化后侣酸钢SEM谱图;图2为本实验制备的负载型固体碱催化剂30% -KF/NaAl〇2的 SEM谱图;由图1可知,未负载的侣酸钢成规则的棒状、正四面体结构,表面结构平滑、规整; 由图2可知,负载型固体碱催化剂仍具有棒状结构,表面结构不再规整,分散有小颗粒,表 面呈凹凸不平。
[0058] X射线粉末衍射狂畑)图谱是在D8型粉末衍射仪上测定,化Ka祀、Ni滤波器, 管电压为60kV,管电流为300mA,功率为18kW,扫描速度3° /min,扫描范围1-80。dX畑测 试结果如图3所示。图3中的曲线C为负载型固体碱催化剂30% -KF/NaAl〇2的XRD谱图, 图4为图3的局部放大图。由图3可知,负载KF后有新物质生成,分别为氣侣酸钟和氣侣 酸钢,作为主要的活性组分。运与图2结果是一致的。小颗粒即为活性组分氣侣酸盐。
[0059] 试验二:一种负载型固体碱催化剂的制备方法,按W下步骤进行:
[0060] 一、制备前驱体:将侣酸钢(NaAl〇2)置于空气气氛中400°C赔烧地;将1.Og400°C 赔烧活化后的NaAl〇2加入到20mL质量百分比浓度为0. 63%的KF甲醇溶液的反应瓶中,置 于磁力揽拌器上揽拌均匀,控制揽拌速度为12化/min,然后放置地,得到前驱体。
[0061] 二、干燥、赔烧:将步骤一制备的前驱体移至烘箱中,于溫度为60°C下干燥12h,研 磨,最后于溫度为400°C空气气氛中赔烧地,即得到负载型固体碱催化剂,记为10% -KF/ NaA1〇2。
[0062] 试验=:一种负载型固体碱催化剂的制备方法,按W下步骤进行:
[0063] 一、制备20% -KF/NaAl化前驱体:将侣酸钢(NaAlO2)置于空气气氛中400°C赔烧 地;将1.Og400°C赔烧活化后的NaAl〇2加入到20血质量百分比浓度为1. 25%的KF甲醇 溶液的反应瓶中,置于磁力揽拌器上揽拌均匀,控制揽拌速度为12化/min,然后放置地,得 到前驱体。
[0064] 二、干燥、赔烧:将步骤一制备的前驱体移至烘箱中,于溫度为60°C下干燥12h,研 磨,最后于溫度为400°C空气气氛中赔烧地,即得到负载型固体碱催化剂,记为20% -KF/ NaA1〇2。 W65] 试验四:一种负载型固体碱催化剂的制备方法,按W下步骤进行:
[0066] 一、制备前驱体
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