專(zhuān)利名稱(chēng)：：一種用于轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)的納米磁性固體堿催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及化學(xué)化工
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種用于轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)的納米磁性固體堿催化劑的制備方法。
背景技術(shù)：
：當(dāng)今社會(huì)，人類(lèi)對(duì)能源越來(lái)越依賴，但是，人類(lèi)千百年來(lái)依賴的傳統(tǒng)能源卻越來(lái)越少，世界范圍內(nèi)許多大型煤礦、油田經(jīng)過(guò)一個(gè)世紀(jì)的過(guò)度開(kāi)采幾近枯竭。所以，我們必須要找到一種能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源的新型能源。并且，傳統(tǒng)能源的弊端也日益凸顯?？諝馕廴臼莻鹘y(tǒng)能源對(duì)人類(lèi)生活造成的最大的影響，每年由空氣污染導(dǎo)致的死亡在逐年上升，惡性污染事故頻發(fā)。隨著傳統(tǒng)能源的燃燒排入空氣中的各種硫氧化物和氮氧化物使酸雨的強(qiáng)度和范圍逐年上升和擴(kuò)大，造成土地酸化，森林和農(nóng)作物大面積死亡。其次是過(guò)多的二氧化碳被排放到大氣中造成溫室效應(yīng)，而且由此引發(fā)了諸如兩極冰川融化，海平面抬髙，氣候異常等現(xiàn)象，并且自然災(zāi)害愈演愈烈。因此，尋找一種綠色環(huán)保的新型能源刻不容緩。第三，工業(yè)革命以來(lái)，人類(lèi)圍繞著傳統(tǒng)能源的利用，尤其是石油以及其衍生品汽油、柴油的應(yīng)用，開(kāi)發(fā)了大量的設(shè)備。所以，找到一種各種理化性質(zhì)與其相似的替代能源能夠?yàn)樯鐣?huì)節(jié)省大量的成本去開(kāi)發(fā)新的設(shè)備。生物柴油在這種背景下進(jìn)入了人們的視野。生物柴油還有很多優(yōu)點(diǎn)由于生物柴油閃點(diǎn)高，不屬于危險(xiǎn)品，在運(yùn)輸、儲(chǔ)存、使用方面的安全性優(yōu)勢(shì)明顯；潤(rùn)滑性好，可降低噴油泵、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體和連桿的磨損率，延長(zhǎng)機(jī)件使用壽命；熱值高于傳統(tǒng)石化柴油；我國(guó)是發(fā)展中的農(nóng)業(yè)大國(guó)，人口眾多，資源有限，尤其是能源資源，能源供應(yīng)問(wèn)題已經(jīng)成為制約我國(guó)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一。所以，在節(jié)約資源、降低成本、清潔、高效的前提下，發(fā)展生物柴油將具有更加重要的意義傳統(tǒng)的生物柴油生產(chǎn)工藝中的轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)采用均相堿性催化劑，由于催化劑的強(qiáng)堿性和能夠與反應(yīng)物充分接觸的特性使其具有很高的催化活性。但是其后續(xù)處理工藝復(fù)雜，對(duì)環(huán)境污染比較大。用固體堿催化劑來(lái)催化轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)具有易分離，后續(xù)工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，但是由于固體堿催化劑的表面積較小，與反應(yīng)物接觸不夠充分，降低催化反應(yīng)速率。納米級(jí)磁性固體堿催化劑因其巨大的比表面積，使其具有均相催化劑的特點(diǎn)，可以與反應(yīng)物充分接觸，又具有磁性可以通過(guò)外加磁場(chǎng)對(duì)催化劑進(jìn)行回收，從而簡(jiǎn)化了后續(xù)處理工藝，也不會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種用于轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)的納米磁性固體堿催化劑的制備方法，既可以高效地催化轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)，又可以利用外加磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)反應(yīng)物的迅速分離。為達(dá)上述目的，本發(fā)明制備方法釆取了如下步驟1)載體的制備將FeS047H20和Fe2(S04)37H20按摩爾比1:2的比例加入蒸餾水溶解配制成水溶液，控制鐵離子總濃度為0.3mol/L。將此溶液加入到反應(yīng)容器中，在60-65。C溫度下和攪拌下逐滴加入氨水，劇烈攪拌，得到油黑色的沉淀，陳化lh后，水浴除去過(guò)量的氨水，反復(fù)洗滌沉淀至中性，取上清液經(jīng)檢驗(yàn)確定無(wú)S042—。黑色沉淀備用；經(jīng)上述方法制備的載體經(jīng)X射線衍射儀(X)RD分析，及根據(jù)謝樂(lè)公式(l)，可以估算其粒徑平均尺寸已達(dá)到納米級(jí)。"=，(1)(3cos6>式中X為X射線的波長(zhǎng)(/nm)，J3為純衍射峰半高寬，9為半衍射角。2)活性組分的負(fù)載配制CaCl2與步驟1)制備的黑色沉淀的混合水溶液，其中Ca"與Fe離子(Fe2++Fe3+)的摩爾比例為7:1。加入二次蒸餾水，劇烈攪拌。逐滴加入lrao1/1的NaOH溶液，至溶液中沒(méi)有沉淀繼續(xù)生成，滴加完畢后升溫至60-65'C繼續(xù)攪拌陳化18h，用磁力為2200高斯的銣鐵硼永磁體吸取磁性物質(zhì)，反復(fù)洗滌致中性，產(chǎn)物于8(TC真空干燥12h;3)活性組分的激活最后將步驟2)得到的產(chǎn)物在8(xrc鍛燒，轉(zhuǎn)變成復(fù)合氧化物，即為納米磁性固體堿催化劑。相比于傳統(tǒng)的固體堿催化劑，如氧化鈣，氧化鎂等，本發(fā)明催化劑的優(yōu)點(diǎn)是回收催化劑效率高，工藝簡(jiǎn)單，降低成本，催化活性大，效率高。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步陳述。實(shí)施例1步驟1:FeSO.,7H20和Fe2(S04)37H20按1:2的比例加入蒸餾水溶解配制成水溶液，控制鐵離子總濃度為0.3mol/L。將此溶液加入到燒杯中，在65。C溫度下和450r,/min攪拌下逐滴加入質(zhì)量濃度為25%的氨水，劇烈攪拌，得到油黑色的沉淀，陳化lh后，水浴逐歩升溫至85'C，lh，以蒸發(fā)掉過(guò)量的氨水，反復(fù)洗滌沉淀至中性，取上清液加入氯化鋇溶液，沒(méi)有沉淀生成，確定無(wú)SO,。黑色沉淀備用。步驟2:取CaCl2配成水溶液，再取步驟1)制得的黑色沉淀加入到CaCl2溶液屮，保持Ca"與Fe離子(F,+Fe，的摩爾比例為7:1。加入二次蒸餾水，劇烈攪拌，取Na0H配制成lmo1/1溶液，并將其逐滴加入到上述燒杯中，至溶液中沒(méi)有沉淀繼續(xù)生成。滴加完畢后升溫至65t:繼續(xù)攪拌陳化18h，用磁力為2200高斯的銣鐵硼永磁體吸取磁性物質(zhì)，反復(fù)洗滌至中性，產(chǎn)物于80。C真空干燥12h，步驟3:最后將步驟2)得到的產(chǎn)物800'C鍛燒，轉(zhuǎn)變成復(fù)合氧化物，即為納米磁性固體堿催化劑。采用小桐子油的轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)對(duì)納米磁性固體堿催化劑的催化活性進(jìn)行評(píng)價(jià)。將120ml的小桐子油和73.5ml的甲醇倒入三口燒瓶中，并加入2wtW的催化劑，在7(TC的反應(yīng)溫度下反應(yīng)4小時(shí)，反應(yīng)后靜置分層，取上層液體用島津GC2010氣相色譜測(cè)定生物柴油含量，并在外加磁場(chǎng)的作用下回收催化劑。評(píng)價(jià)結(jié)果如表l所示表l實(shí)施例催化劑評(píng)價(jià)結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權(quán)利要求1、一種用于轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)的納米磁性固體堿催化劑的制備方法，其特征在于由以下步驟組成1)載體的制備將FeSO4·7H2O和Fe2(SO4)3·7H2O按摩爾比1∶2的比例加入蒸餾水溶解配制成水溶液，控制鐵離子總濃度為0.3mol/L，將此溶液加入到反應(yīng)容器中，在60-65℃溫度下攪拌下逐滴加入氨水，劇烈攪拌，得到油黑色的沉淀，陳化1h后，水浴除去過(guò)量的氨水，反復(fù)洗滌沉淀至中性，取上清液經(jīng)檢驗(yàn)確定無(wú)SO42-黑色沉淀備用；2)活性組分的負(fù)載配制CaCl2與步驟1)制備的黑色沉淀的混合水溶液，其中Ca2+與Fe離子的摩爾比例為7∶1，加入二次蒸餾水，劇烈攪拌，逐滴加入1mol/l的NaOH溶液，至溶液中沒(méi)有沉淀繼續(xù)生成，升溫至65℃繼續(xù)攪拌陳化18h，用磁力為2200高斯的銣鐵硼永磁體吸取磁性物質(zhì)，反復(fù)洗滌至中性，產(chǎn)物于80℃真空干燥12h；3)活性組分的激活最后將步驟2)得到的產(chǎn)物在800℃鍛燒，轉(zhuǎn)變成復(fù)合氧化物，即為納米磁性固體堿催化劑。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)的納米磁性固體堿催化劑的制備方法，其特征在于所述步驟1)中的氨水是質(zhì)量濃度為25%的氨水。全文摘要本發(fā)明提供了一種用于轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)的納米磁性固體堿催化劑的制備方法。步驟為1)將FeSO₄·7H₂O和Fe₂(SO₄)₃·7H₂O按摩爾比1∶2的比例配制成水溶液，控制鐵離子總濃度為0.3mol/L，在60-65℃溫度下攪拌下逐滴加入氨水，劇烈攪拌，得到油黑色的沉淀，陳化1h后，水浴除去過(guò)量氨水，反復(fù)洗滌沉淀至中性，檢驗(yàn)確定無(wú)SO₄^2-；2)配制CaCl₂與步驟1)產(chǎn)物的混合水溶液，Ca²⁺與Fe離子的摩爾比例為7∶1，加入二次蒸餾水，劇烈攪拌，逐滴加入NaOH溶液，滴加完畢后升溫至65℃繼續(xù)攪拌陳化18h，用銣鐵硼永磁體吸取磁性物質(zhì)，反復(fù)洗滌至中性，真空干燥；3)將產(chǎn)物在800℃鍛燒，轉(zhuǎn)變成復(fù)合氧化物，即為納米磁性固體堿催化劑。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是回收催化劑效率高，工藝簡(jiǎn)單，降低成本，催化活性大，效率高。文檔編號(hào)B01J23/02GK101590400SQ200910040818公開(kāi)日2009年12月2日申請(qǐng)日期2009年7月3日優(yōu)先權(quán)日2009年7月3日發(fā)明者暢劉,呂鵬梅,李惠文,王忠銘,文羅,袁振宏申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所