以坡缕石为载体的制备生物柴油的催化剂及制备方法及用图
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种W坡缕石为载体的制备生物柴油的催化剂及制备方法及用途。
【背景技术】
[0002] 世界经济的飞速发展要W能源作支撑，但随着化石能源的日渐枯竭W及环境污染 问题的日益严重，寻找可再生的绿色能源已成当务之急。世界各国非常重视环境友好的可 再生能源的开发和利用。各种生物质能、太阳能和其他可再生能源将取代石油和煤炭，逐步 成为未来的主要能源。生物柴油属于生物质能中的一种，W其可再生性和环境友好性，在替 代化石柴油方面有着良好的发展前景。
[0003] 目前，工业上生物柴油的生产过程是均相催化法，但运种方法通常会存在设备腐 蚀、产物难分离，催化剂难回收等问题，同时还会产生大量废水。因此，开发绿色、高效的催 化剂成为亟需解决的问题。
[0004] 利用非均相催化剂（尤其是固体碱催化剂）产生物柴油是近年来研究的热点之 一，目前固体碱催化剂的种类主要有碱上金属氧化物、稀上金属氧化物、碱性离子交换树脂 等。为了节省生物柴油的生产成本，来源广泛、成本低廉且制备生物柴油的催化活性较高的 受到了很大的关注，很多学者利用蛋壳、软体动物壳、稻壳灰W及黏± (如水滑石、膨润上 等）等废料W及自然来源的物质作为合成催化剂的来源。坡缕石是黏±的一种，很多学者 成功利用天然坡缕石为载体负载金属氧化物用于生物质（賴杆）热解和气化反应。但此类 载体并未应用在生物柴油的合成。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种W坡缕石为载体的制备生物柴油 的催化剂。
[0006] 本发明的第二个目的是提供一种W坡缕石为载体的制备生物柴油的催化剂的制 备方法。
[0007] 本发明的第=个目的是提供一种W坡缕石为载体的制备生物柴油的催化剂催化 制备生物柴油的用途。
[0008] 本发明的技术方案概述如下：
[0009] 一种W坡缕石为载体的制备生物柴油的催化剂的制备方法，包括W下步骤：
[0010] (1)将坡缕石粉末过筛，取160~180目之间的粉末，用蒸馈水冲洗3~5次去除 表面的可溶性杂质，干燥，得白色粉末状固体； W11] 似按比例，将5~7g步骤（1)获得的白色粉末状固体与50ml、浓度为6~lOg/100血的碳酸钟去离子水溶液混合，在400~60化pm条件下，揽拌3~5小时，得悬浊 液，干燥，得到粉末状固体，在450°C~650°C般烧3~5小时，得到粉末状制备生物柴油催 化剂。
[0012] 上述方法制备的W坡缕石为载体的制备生物柴油的催化剂。
[0013] 上述W坡缕石为载体的制备生物柴油的催化剂催化制备生物柴油的用途。
[0014] 本发明的优点：
[0015] (1)本发明的制备方法简单，无需使用大型设备处理即可得到催化性能好的催化 剂，成本低。
[0016] (2)本发明的催化剂催化活性较强，生物柴油产率可达90%w上；
[0017] (3)本发明的催化剂可回收再利用，重复利用8次后，生物柴油产率仍然达到 80%。
【附图说明】 阳01引图1为本发明的实施例1的X畑图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，下面的实施例是为了使本领域的 技术人员能够更好地理解本发明，但并不对本发明作任何限制。 阳〇2〇] 实施例1
[0021] 一种W坡缕石为载体的制备生物柴油的催化剂的制备方法，包括W下步骤： 阳0巧 （1)将坡缕石粉末过筛，取160~180目之间的粉末，用蒸馈水冲洗3次去除表面 的可溶性杂质，在鼓风干燥箱中去除水分，在90°C干燥15小时，得白色粉末状固体； 阳02引 似按比例，将7g步骤（1)获得的白色粉末状固体与50ml、浓度为6g/100血的碳 酸钟去离子水溶液混合，在40化pm条件下，揽拌5小时，得悬浊液，干燥，得到粉末状固体， 在马弗炉中45(TC般烧5小时，得到粉末状制备生物柴油催化剂。
[0024] 检验上述催化剂的催化活性：
[00巧]将2. 4g实施例1制备的制备生物柴油催化剂与30g栋搁油和18g甲醇放入到装 有磁力揽拌装置的100ml圆底烧瓶中，同时圆底烧瓶的顶部安装有回流冷凝管，开动揽拌， 加热到65°C，在溫度保持为65°C的条件下反应3小时，静置分层，离屯、分离催化剂，液相产 物用分液漏斗分层，倾出上层液体，上层液体减压蒸出未反应的底物甲醇，得到生物柴油， 采用气象色谱法分析，生物柴油（脂肪酸甲醋）产率为90. 4%。
[0026] 实施例2
[0027] 一种W坡缕石为载体的制备生物柴油的催化剂的制备方法，包括W下步骤：
[00測 （1)将坡缕石粉末过筛，取160~180目之间的粉末，用蒸馈水冲洗4次去除表面 的可溶性杂质，在鼓风干燥箱中去除水分，在l00°C干燥13. 5小时，得白色粉末状固体；
[0029] 似按比例，将6g步骤（1)获得的白色粉末状固体与50ml、浓度为8g/100血的碳 酸钟去离子水溶液混合，在50化pm条件下，揽拌4小时，得悬浊液，干燥，得到粉末状固体， 在马弗炉中550°C般烧4小时，得到粉末状制备生物柴油催化剂。
[0030] 检验催化剂催化活性的方法同实施例1，生物柴油产率为97. 0%。
[0031] 对实施例2获得的制备生物柴油催化剂及实施例2步骤（1)获得的白色粉末状固 体进行XRD表征。见图1，催化剂中主要有坡缕石和少量的K20和A-0-K基团。图中：(a)实 施例2步骤（1)获得的粉末；化）是实施例2获得的催化剂。 阳0巧实施例3
[0033] 一种W坡缕石为载体的制备生物柴油的催化剂的制备方法，包括W下步骤：
[0034] (1)将坡缕石粉末过筛，取160~180目之间的粉末，用蒸馈水冲洗5次去除表面 的可溶性杂质，在鼓风干燥箱中去除水分，在110°c干燥12小时，得白色粉末状固体； 阳03引 似按比例，将5g步骤（1)获得的白色粉末状固体与50ml、浓度为lOg/100血的碳 酸钟去离子水溶液混合，在60化pm条件下，揽拌3小时，得悬浊液，干燥，得到粉末状固体， 在马弗炉中650°C般烧3小时，得到粉末状制备生物柴油催化剂。
[0036] 检验催化剂催化活性的方法同实施例1，生物柴油产率为97. 3%。
[0037] 实施例4
[0038] 催化剂的可重复性检验
[0039] 第一次反应：将实施例2获得的2. 4g催化剂与30g栋搁油和18g甲醇放入到装有 磁力揽拌装置的100ml圆底烧瓶中，同时圆底烧瓶的顶部安装有回流冷凝管，开动揽拌，加 热到65°C，在溫度保持为65°C的条件下反应3小时，静置分层，离屯、分离催化剂，液相产物 用分液漏斗分层，倾出上层液体，上层液体减压蒸出未反应的底物甲醇，得到生物柴油，生 物柴油产率见表1。
[0040] 将第一次反应离屯、分离催化剂通过正己烧洗涂后，在真空干燥箱内60°C干燥24 小时，再次进行第二次反应，步骤同第一次反应。共进行九次反应，反应结果见表1。
[0041] 表1本发明实施例2获得的催化剂重复使用性能测试结果
[0042]
阳0创实施例5
[0044] 为探究影响催化剂催化活性的原因，对实施例1-3制备的催化剂进行了表征。
[0045]催化剂的比表面积和孔结构的测定在0MNIS0RP100CX(CoulterCo.，USA)吸附仪 上进行。采用液氮溫度（-196°C)下的成吸附法测得BET比表面和孔径分布，样品均于 250°C高真空状态下预处理化。用邸T公式和BJH方程分别计算的比表面积和孔体积。采 用Hammett指示剂法测定催化剂的碱强度。用过的指示剂如下：中性红（H_ = 6. 8)，漠百 里酪兰（H_ = 7. 2)，酪献（H_ = 9. 8)，2, 4-二硝基苯胺（H_ = 15. 0)和4-硝基苯胺（H_ = 18. 4)。在滴定时候，取一定量的催化剂样品并加入一定量的正己烧溶液，后充分摇晃20min 后，用0. 02mol/L的苯甲酸乙醇溶液进行滴定。
[0046] 结果表明本发明的方法获得的催化剂的活性主要取决于催化剂的碱强度，具体数 据参见表2 :
[0047] 表2 :实施例1、2和3获得的催化剂及生物柴油产率
[0048]
【主权项】
1. 一种以坡缕石为载体的制备生物柴油的催化剂的制备方法，其特征是包括以下步 骤： (1)将坡缕石粉末过筛，取160~180目之间的粉末，用蒸馏水冲洗3~5次去除表面 的可溶性杂质，干燥，得白色粉末状固体； ⑵按比例，将5~7g步骤⑴获得的白色粉末状固体与50ml、浓度为6~10g/100mL 的碳酸钾去离子水溶液混合，在400~600rpm条件下，搅拌3~5小时，得悬池液，干燥，得 到粉末状固体，在450°C~650°C煅烧3~5小时，得到粉末状制备生物柴油催化剂。2. 权利要求1的方法制备的以坡缕石为载体的制备生物柴油的催化剂。3. 权利要求2的以坡缕石为载体的制备生物柴油的催化剂制备生物柴油的用途。
【专利摘要】本发明公开了以坡缕石为载体的制备生物柴油的催化剂及制备方法及用途，制备方法包括以下步骤：(1)将坡缕石粉末过筛，用蒸馏水冲洗去除表面的可溶性杂质，干燥，得白色粉末状固体；(2)将白色粉末状固体与碳酸钾去离子水溶液混合，搅拌，得悬浊液，干燥，得到粉末状固体，煅烧，得到粉末状制备生物柴油催化剂。本发明的制备方法简单，无需使用大型设备处理即可得到催化性能好的催化剂，成本低。制备的催化剂催化活性较强，生物柴油产率可达90％以上；催化剂可回收再利用,重复利用8次后，生物柴油产率仍然达到80％。
【IPC分类】B01J32/00, C10L1/02, C11C3/10, B01J21/16, B01J23/04
【公开号】CN105013543
【申请号】CN201510467818
【发明人】陈冠益, 单锐, 颜蓓蓓, 石家福
【申请人】天津大学
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年7月31日