一种用于合成生物柴油的硫酸酸化介孔SIOSUB2/SUB胶体球催化剂的制备方法.pdf

上传人:a*** 文档编号:73237 上传时间:2018-01-23 格式:PDF 页数:14 大小:2.29MB
返回 下载 相关 举报
摘要
申请专利号:

CN201410468864.6

申请日:

2014.09.15

公开号:

CN104190444A

公开日:

2014.12.10

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):B01J 27/053申请日:20140915|||公开

IPC分类号:

B01J27/053; C11C3/04; C10L1/02

主分类号:

B01J27/053

申请人:

安徽工业大学

发明人:

陈国昌; 裘小宁; 蒋伟峰; 吴胜华

地址:

243002 安徽省马鞍山市花山区湖东中路59号

优先权:

专利代理机构:

南京知识律师事务所 32207

代理人:

蒋海军

PDF下载: PDF下载
内容摘要

本发明公开了一种酸化介孔SiO2胶体球催化剂的制备方法,属于化学催化剂制备领域。该催化剂制备方法如下:首先,在室温下使CTAB与磷钼酸在溶剂无水乙醇中反应,两者混合后立刻产生沉淀,过滤,干燥,得到表面活性剂M-6,将M-6分散到具有一定比例的乙醇/水的混合体系中,加入TEOS,使其在碱性条件下水解,过滤,干燥,煅烧得到介孔SiO2胶体球,最后再用酸处理,便得到酸化介孔SiO2胶体球催化剂。该胶体球催化剂可用于合成生物柴油的酯化反应,表现出良好的催化活性和稳定性,如对于油酸和甲醇的反应,当催化剂用量是5%时,油酸的酯化率达到98.5%;连续循环4次,油酸的转化率均在97%左右。

权利要求书

1.  一种用于合成生物柴油的硫酸酸化介孔SiO2胶体球催化剂的制备方法,其特征在于,该催化剂活性组分是SO42-/SiO2,其结构似胶体球,分散性好,粒径为100~900nm,该胶体球具有规则的介孔,孔径为3~5nm,其具体制备步骤如下:
(1)M-6的制备:
称取十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)放入烧杯中,加入无水乙醇,搅拌至CTAB全部溶解,称取磷钼酸放入另一烧杯中,加入无水乙醇,用玻璃棒搅拌,直到磷钼酸全部溶解,CTAB和磷钼酸的摩尔比是3:1;在搅拌状态下,用滴管把磷钼酸溶液滴加到CTAB溶液中,滴加完成后,继续搅拌半个小时,使其充分反应;过滤,干燥后得到产物十六烷基三甲基磷钼酸季铵,记作M-6;
(2)介孔SiO2胶体球的制备:
称取70~180mg步骤(1)制备的M-6,放入圆底烧瓶中,加入15~60mL无水乙醇,在超声波中分散30min,至固体完全分散,滴加45~80mL蒸馏水,恒温搅拌6h后,加入0.14mL氨水和0.05~0.2mL正硅酸乙酯,继续恒温搅拌16h后过滤、干燥,然后将产物放入马弗炉焙烧,升温速度1℃/min,450℃恒温4.5h后得到白色固体产物,即为介孔SiO2胶体球;
(3)酸化介孔SiO2胶体球的制备:
把步骤(2)制备的介孔SiO2胶体球,放入圆底烧瓶中,加入0.5~1.5MH2SO4,搅拌20min,过滤,烘干,最后在450℃下煅烧3h,得到酸化介孔SiO2胶体球。

说明书

一种用于合成生物柴油的硫酸酸化介孔SiO2胶体球催化剂的制备方法
技术领域
本发明属于化学催化剂制备领域,具体涉及一种硫酸酸化的介孔SiO2胶体球的制备技术,特别涉及一种分散性好、形貌和粒径大小可控的硫酸酸化的介孔SiO2胶体球的制备技术,该胶体球作为催化剂催化长链脂肪酸的酯化反应取得良好的催化效果。
背景技术
生物柴油是生物质能的一种形式,是通过甘油酯的酯交换反应或脂肪酸的酯化反应制备出的脂肪酸甲酯(A.P.Vyas,et al.A review on FAME production processes,Fuel,2010,89,1-9;L.Wang,et al.,Ordered mesoporous carbon supported ferric sulfate:A novel catalyst for the esterification of free fatty acids in waste cooking oil,Fuel Process Technol,2014,128,10-16.)。虽然不同原料制备的生物柴油理化特性有所差异,但是生物柴油具有含硫量低、十六烷值高、含氧量高、芳烃含量少、理化性质和普通石油柴油较为接近等优点,是典型的“绿色能源”(A.Robles-Medina,et al.,Biocatalysis:Towards ever greener biodiesel production,Biotechnol Adv,2009,27,398-408;W.Xu,et al.,Biodiesel Production from Soybean Oil in a Membrane Reactor over Hydrotalcite Based Catalyst:An Optimization Study,Energ Fuel,2013,27,6738-6742.),大力发展生物柴油对经济可持续发展,推进能源替代,减轻环境压力,控制城市大气污染具有重要的战略意义。在工业上生物柴油的制备常采用强碱作催化剂,例如:KOH,NaOH,或是钠的醇盐等。这些催化剂虽然效率很高,但是也有一些缺点:对原料中的水 和脂肪酸比较敏感,容易产生皂化反应等(A.K.Endalew,et al.,Inorganic heterogeneous catalysts for biodiesel production from vegetable oils.Biomass Bioenerg,2011,35,3787-3809;W.Xie,et al.,Biodiesel production from soybean oil transesterification using tin oxide-supported WO3catalysts,Fuel Process.Technol.,2013,109,150-155.)。若用强酸作为催化剂则产物分离比较繁琐,而且强酸具有腐蚀性对环境污染很大。为了克服上述缺点,人们开发了固体酸催化剂,例如SO42-/ZrO2,WO3/ZrO2,SO42-/SnO2-SiO2,WO3/MCM-14等(G.Chen,et al.,Well-dispersed sulfated zirconia nanoparticles as high-efficiency catalysts for the synthesis of bis(indolyl)-methanes and biodiesel,Catal.Commun.,2013,41,70-74;S.Furuta,et al.,Biodiesel fuel production with solid amorphous-zirconia catalysis in fixed bed reactor.Biomass Bioenerg,2006,30,870-873.M.K.Lam,et al.,Mixed methanol-ethanol technology to produce greener biodiesel from waste cooking oil:a breakthrough for SO42-/SnO2-SiO2catalyst.Fuel Process.Technol.,2011,92,1639-1645;A.Jiménez-López,et al.,Biodiesel production from sunflower oil by tungsten oxide supported on zirconium doped MCM-41silica,J.Mol.Catal.A:Chem.,2011,335,205-209.)。大部分固体酸催化剂要么是活性低(反应条件要求比较苛刻)要么是稳定性差。因此,制备活性高、稳定性强、对环境污染小的催化剂确实是一个不小的挑战(F.Su,et al.,Advancements in solid acid catalysts for biodiesel Production,Green Chem.,2014,16,2934-2957.)。
介孔SiO2由于其比表面积比较大,孔结构可控,以及孔径大小均一等优点,在催化、药物释放、涂层、吸附等领域有广泛的应用(G.Chen,et al.,Synthesis of ethanol from syngas over iron-promoted Rh immobilized on modified SBA-15molecular sieve:Effect of iron loading,Chem.Eng.Res.Des.,2011,89,249-253;A. Popat,et al.,A pH-responsive drug delivery system based on chitosan coated mesoporous silica nanoparticles,J.Mater.Chem.,2012,22,11173-11178;M.Wang,et al.,Silica-based hybrid microspheres:synthesis,characterization and wastewater treatment,J.Mater.Chem.A,2013,1,11465-11472.)。多年来,人们一直致力于研究该类材料的制备方法和原理。设计和可控构筑具有介孔SiO2及其杂化材料已经成为最近几年材料科学前沿的一个日益重要的研究领域(M.S.Islam et al.,Controlled Etching of Internal and External Structures of SiO2Nanoparticles Using Hydrogen Bond of Polyelectrolytes,ACS Appl.Mater.Interfaces,2014,6,9563-9571)。与本专利接近的文献报道是Mbaraka等人(I.Mbaraka et al.,Design of multifunctionalized mesoporous silicas for esterification of fatty acid,J.Catal.,2005,229,365–373.)用硫酸处理了SBA-15。而用硫酸处理单分散的介孔SiO2胶体球作为生物柴油的催化剂未见报道。
发明内容
本发明目的是提供一种制备单分散的、形貌和粒径大小可控的硫酸酸化的介孔SiO2胶体球的制备方法,该胶体球可作为催化剂用于合成生物柴油反应。
为了实现上述技术目的,本发明是通过以下技术方案予以实现的。
本发明提供了一种酸化介孔SiO2胶体球,其活性组分是SO42-/SiO2,其结构似胶体球,分散性好,粒径为100~900nm,该胶体球具有规则的介孔,孔径为3~5nm,其具体制备过程如下:
称取十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)放入烧杯中,加入无水乙醇,搅拌至CTAB全部溶解,称取磷钼酸放入另一烧杯中,加入无水乙醇,用玻璃棒搅拌,直到磷钼酸全部溶解,CTAB和磷钼酸的摩尔比是3:1。在搅拌状态下,用滴管把磷钼酸溶液滴加到CTAB溶液中,滴加完成后,继续搅拌半个小时,使其 充分反应。过滤,干燥后得到产物十六烷基三甲基磷钼酸季铵,记作M-6。
称取70~180mg M-6,放入圆底烧瓶中,加入15~60mL无水乙醇,在超声波中分散30min,至固体完全分散,滴加45~80mL蒸馏水,恒温搅拌6h后,加入0.14mL氨水和0.05~0.2mL正硅酸乙酯(TEOS),继续恒温搅拌16h后过滤、干燥,然后将产物放入马弗炉焙烧,升温速度1℃/min,450℃恒温4.5h后得到白色固体产物,对该产物进行成份分析(射线荧光光谱分析,XRF),发现其的主要成份SiO2,占99.4%,MoO3含量很少,仅占0.04%,P2O5也很少,仅占0.2%。对其进行其他表征,发现具有规则的介孔结构。因此得到的产物是介孔SiO2胶体球。
通过调整M-6用量、水/醇的体积比和TEOS的用量等制备条件可以控制介孔SiO2胶体球的形貌、分散性和粒径大小的均一性。当M-6用量是1.1mg/mL,水/醇的体积比是4:1,TEOS的用量为0.15mL时,微球大小均一、分散性好,此时介孔SiO2胶体球的直径是200~300nm。
把上述介孔SiO2胶体球,放入圆底烧瓶,加入0.5~1.5M H2SO4,搅拌20min,过滤,烘干,最后在450℃下煅烧3h,得到酸化的介孔SiO2胶体球,记作S-X。S-0.5、S-0.75、S-1、S-1.5表示分别用0.5、0.75、1、1.5M H2SO4处理得到的酸化介孔SiO2胶体球。
本发明制备的酸化介孔SiO2胶体球可作为催化剂,用于油酸、棕榈酸、月桂酸和甲醇合成生物柴油(油酸甲酯)的酯化反应。
与现有技术相比,采用本发明催化剂用于催化合成生物柴油反应,具有以下优势:
(1)由于增加了酸性位点,与未酸化的介孔SiO2胶体球相比,大大提高了长链脂肪酸的酯化率。
(2)催化剂与产物易分离
与均相催化剂相比,作为一种异相催化剂,酸化介孔SiO2胶体球与产物的分离要容易的多。
(3)催化效率高,副产物少
对于油酸和甲醇的反应,当催化剂S-0.5用量为1%时,油酸的酯化率可以达到96.8%,催化剂用量是3%时,油酸的酯化率达到97.4%,催化剂用量是5%时,油酸的酯化率达到98.5%。
(4)催化稳定性好
该催化剂还具有良好的稳定性,例如:催化油酸与甲醇的反应,连续循环4次,油酸的转化率均在97%左右。
(5)无腐蚀性,对环境污染小。
附图说明
图1为本发明实施例1所制备的酸化介孔SiO2胶体球的透射电镜照片;
从图1中可以看出,所制备的酸化介孔SiO2胶体球的分散性好,大小均一,球的直径为200nm左右。
图2为本发明实施例1所制备试样的小角XRD曲线;
从图2可以看出,在2.5°附近有一个衍射峰,表明该胶体球具有规则的多孔结构,用Bragg方程计算,孔的直径约4.2nm。
图3为本发明实施例1所制备的介孔SiO2和S-0.5的FTIR曲线;
从图中可以看出:在二者的FTIR曲线上,467、802、1088cm-1处的三个伸缩振动峰是结构单元SiO4的特征震动峰(Q.Gu,et al,Preparation of highly dispersed tungsten species within mesoporous silica by ionic liquid and their enhanced catalytic activity for oxidative desulfurization,Fuel,2014,117:667-73.)。 963cm-1处的伸缩振动峰是Si–O–Mo的特征峰(H.Babu,G.Parameswaram,A.S.H.Kumar,P.S.S.Prasad,N.Lingaiah,Vanadium containing heteropoly molybdates as precursors for the preparation of Mo-V-P oxides supported on alumina catalysts for ammoxidation of m-xylene.Appl.Catal.A:Gen.,445-446(2012)339-345.)。1387cm-1处的伸缩振动峰表明PO4的存在(J.He,et al,Fabrication of Monodisperse Porous Zirconia Microspheres and Their Phosphorylation for Friedel-Crafts Alkylation of Indoles,ACS Appl.Mater.Interfaces,2014,6:2718-25.)。比较介孔SiO2和S-0.5的FTIR曲线可以看出,S-0.5的FTIR曲线上在1485、2850、2920处多出了三个特征吸收峰。1455cm-1处的伸缩振动峰是酸和Lewis酸的特征吸收峰(J.He,et al.,Fabrication of Monodisperse Porous Zirconia Microspheres and Their Phosphorylation for Friedel-Crafts Alkylation of Indoles,ACS Appl.Mater.Interfaces,6(2014)2718-2725.),而在波段3100-2600cm-1处的伸缩振动峰是酸的特征吸收峰(P.Fabrizioli,et al,Manganese oxide-silica aerogels:Synthesis and structural and catalytic properties in the selective oxidation of NH3.J Catal,2002,207(1):88-100.)。
具体实施方式
下面通过实例对本发明的特征给予进一步说明,但本发明不局限于下述实施例。
一、硫酸酸化介孔SiO2胶体球的制备
实施例1
1#硫酸酸化介孔SiO2胶体球催化剂的具体制备步骤如下:
(1)十六烷基三甲基磷钼酸铵的制备
量取100mL无水乙醇放入烧杯中,加入0.4g十六烷基三甲基溴化铵 (CTAB),搅拌至CTAB全部溶解,量取50mL无水乙醇放入另一烧杯中,加入0.75g磷钼酸,用玻璃棒搅拌,直到磷钼酸全部溶解,在搅拌状态下,用滴管把磷钼酸溶液滴加到CTAB溶液中,滴加完成后,继续搅拌0.5h,使其充分反应,过滤、干燥后得到产物磷钼酸季铵盐,记作M-6;
(2)介孔SiO2胶体球的制备方法:
称取80mg M-6,放入圆底烧瓶中,加入15mL无水乙醇,在超声波中分散30min,至固体完全分散,滴加60mL蒸馏水,28℃进行恒温搅拌。搅拌6h后,加入0.14mL氨水和0.15mL TEOS,继续恒温搅拌16小时,过滤,干燥,然后将产物放入马弗炉焙烧,升温速度1℃/min,450℃恒温4.5h后得到介孔SiO2胶体球。
(3)酸化介孔SiO2胶体球的制备
把上述介孔SiO2胶体球50mg,放入圆底烧瓶,加入20mL 0.5M H2SO4,搅拌20min,过滤,烘干,最后在450℃下煅烧3h,得到酸化的介孔SiO2胶体球。
实施例2
2#硫酸酸化介孔SiO2胶体球催化剂的具体制备步骤如下:
(1)M-6的制备方法:
同实施例1中M-6的制备方法。
(2)介孔SiO2胶体球的制备方法:
称取70mg M-6,放入圆底烧瓶中,加入15mL无水乙醇,在超声波中分散30min,至固体完全分散,滴加60mL蒸馏水,28℃进行恒温搅拌。搅拌6h后,加入0.14mL氨水和0.15mL TEOS,继续恒温搅拌16小时,过滤,干燥,然后将产物放入马弗炉焙烧,升温速度1℃/min,450℃恒温4.5h后得到介孔 SiO2胶体球。
(3)酸化介孔SiO2胶体球的制备
同实施例1中步骤(3)的制备方法。
实施例3
3#硫酸酸化介孔SiO2胶体球催化剂的具体制备步骤如下:
(1)M-6的制备方法:
同实施例1中M-6的制备方法。
(2)介孔SiO2胶体球的制备方法:
称取180mg M-6,放入圆底烧瓶中,加入15mL无水乙醇,在超声波中分散30min,至固体完全分散,滴加60mL蒸馏水,28℃进行恒温搅拌。搅拌6h后,加入0.14mL氨水和0.15mL TEOS,继续恒温搅拌16小时,过滤,干燥,然后将产物放入马弗炉焙烧,升温速度1℃/min,450℃恒温4.5h后得到介孔SiO2胶体球。
(3)酸化介孔SiO2胶体球的制备
同实施例1中步骤(3)的制备方法。
实施例4
4#硫酸酸化介孔SiO2胶体球催化剂的具体制备步骤如下:
(1)M-6的制备方法:
同实施例1中M-6的制备方法。
(2)介孔SiO2胶体球的制备方法:
称取80mg M-6,放入圆底烧瓶中,加入30mL无水乙醇,在超声波中分散30min,至固体完全分散,滴加60mL蒸馏水,28℃进行恒温搅拌。搅拌6h后,加入0.14mL氨水和0.15mL TEOS,继续恒温搅拌16小时,过滤,干燥, 然后将产物放入马弗炉焙烧,升温速度1℃/min,450℃恒温4.5h后得到介孔SiO2胶体球。
(3)酸化介孔SiO2胶体球的制备
同实施例1中步骤(3)的制备方法。
实施例5
5#硫酸酸化介孔SiO2胶体球催化剂的具体制备步骤如下:
(1)M-6的制备方法:
同实施例1中M-6的制备方法。
(2)介孔SiO2胶体球的制备方法:
称取80mg M-6,放入圆底烧瓶中,加入60mL无水乙醇,在超声波中分散30min,至固体完全分散,滴加60mL蒸馏水,28℃进行恒温搅拌。搅拌6h后,加入0.14mL氨水和0.15mL TEOS,继续恒温搅拌16小时,过滤,干燥,然后将产物放入马弗炉焙烧,升温速度1℃/min,450℃恒温4.5h后得到介孔SiO2胶体球。
(3)酸化介孔SiO2胶体球的制备
同实施例1中步骤(3)的制备方法。
实施例6
6#硫酸酸化介孔SiO2胶体球催化剂的具体制备步骤如下:
(1)M-6的制备方法:
同实施例1中M-6的制备方法。
(2)介孔SiO2胶体球的制备方法:
称取80mg M-6,放入圆底烧瓶中,加入15mL无水乙醇,在超声波中分散30min,至固体完全分散,滴加45mL蒸馏水,28℃进行恒温搅拌。搅拌6h 后,加入0.14mL氨水和0.15mL TEOS,继续恒温搅拌16小时,过滤,干燥,然后将产物放入马弗炉焙烧,升温速度1℃/min,450℃恒温4.5h后得到介孔SiO2胶体球。
(3)酸化介孔SiO2胶体球的制备
同实施例1中步骤(3)的制备方法。
实施例7
7#硫酸酸化介孔SiO2胶体球催化剂的具体制备步骤如下:
(1)M-6的制备方法:
同实施例1中M-6的制备方法。
(2)介孔SiO2胶体球的制备方法:
称取80mg M-6,放入圆底烧瓶中,加入15mL无水乙醇,在超声波中分散30min,至固体完全分散,滴加80mL蒸馏水,28℃进行恒温搅拌。搅拌6h后,加入0.14mL氨水和0.15mL TEOS,继续恒温搅拌16小时,过滤,干燥,然后将产物放入马弗炉焙烧,升温速度1℃/min,450℃恒温4.5h后得到介孔SiO2胶体球。
(3)酸化介孔SiO2胶体球的制备
同实施例1中步骤(3)的制备方法。
实施例8
8#硫酸酸化介孔SiO2胶体球催化剂的具体制备步骤如下:
(1)M-6的制备方法:
同实施例1中M-6的制备方法。
(2)介孔SiO2胶体球的制备方法:
称取80mg M-6,放入圆底烧瓶中,加入15mL无水乙醇,在超声波中分散 30min,至固体完全分散,滴加60mL蒸馏水,28℃进行恒温搅拌。搅拌6h后,加入0.14mL氨水和0.05mL TEOS,继续恒温搅拌16小时,过滤,干燥,然后将产物放入马弗炉焙烧,升温速度1℃/min,450℃恒温4.5h后得到介孔SiO2胶体球。
(3)酸化介孔SiO2胶体球的制备
同实施例1中步骤(3)的制备方法。
实施例9
9#硫酸酸化介孔SiO2胶体球催化剂的具体制备步骤如下:
(1)M-6的制备方法:
同实施例1中M-6的制备方法。
(2)介孔SiO2胶体球的制备方法:
称取80mg M-6,放入圆底烧瓶中,加入15mL无水乙醇,在超声波中分散30min,至固体完全分散,滴加60mL蒸馏水,28℃进行恒温搅拌。搅拌6h后,加入0.14mL氨水和0.2mL TEOS,继续恒温搅拌16小时,过滤,干燥,然后将产物放入马弗炉焙烧,升温速度1℃/min,450℃恒温4.5h后得到介孔SiO2胶体球。
(3)酸化介孔SiO2胶体球的制备
同实施例1中步骤(3)的制备方法。
实施例10
10#硫酸酸化介孔SiO2胶体球催化剂的具体制备步骤如下:
(1)M-6的制备方法:
同实施例1中M-6的制备方法。
(2)介孔SiO2胶体球的制备方法:
同实施例1中步骤(2)的制备方法。
(3)硫酸酸化介孔SiO2胶体球的制备
把上述介孔SiO2胶体球50mg,放入圆底烧瓶,加入20mL 0.75M H2SO4,搅拌20min,过滤,烘干,最后在450℃下煅烧3h,得到硫酸酸化的介孔SiO2胶体球。
实施例11
11#硫酸酸化介孔SiO2胶体球催化剂的具体制备步骤如下:
(1)M-6的制备方法:
同实施例1中M-6的制备方法。
(2)介孔SiO2胶体球的制备方法:
同实施例1中步骤(2)的制备方法。
(3)硫酸酸化介孔SiO2胶体球的制备
把上述介孔SiO2胶体球50mg,放入圆底烧瓶,加入20mL 1M H2SO4,搅拌20min,过滤,烘干,最后在450℃下煅烧3h,得到硫酸酸化的介孔SiO2胶体球。
实施例12
12#硫酸酸化介孔SiO2胶体球催化剂的具体制备步骤如下:
(1)M-6的制备方法:
同实施例1中M-6的制备方法。
(2)介孔SiO2胶体球的制备方法:
同实施例1中步骤(2)的制备方法。
(3)硫酸酸化介孔SiO2胶体球的制备
把上述介孔SiO2胶体球50mg,放入圆底烧瓶,加入20mL 1.5M H2SO4, 搅拌20min,过滤,烘干,最后在450℃下煅烧3h,得到硫酸酸化的介孔SiO2胶体球。
二、硫酸酸化介孔SiO2胶体球作为催化剂的活性评价
分别称取一定量的实施例1中所制备的硫酸酸化介孔SiO2胶体球放入50mL的圆底烧瓶中,分别加入0.3g油酸(或棕榈酸或月桂酸)和一定量的醇,在超声波中超生5min,放入油浴中加热至90℃,回流8h,反应结束,冷却至室温。酯化产物由质谱确定。油酸的酯化率通过滴定产物的酸值来计算。酸值的定义是中和1g样品消耗氢氧化钠的毫克数(GB5530-1985)。
(1)产物酸值的测定
称取样品0.1g左右(精确至0.0001g)置于干净的100mL锥形瓶中,加入约20mL无水乙醇,使样品溶解后,立即用0.01mol/L氢氧化钠标准溶液,滴定至PH=9,PH计数值并能维持20min不变即为终点。
酸值按下列公式计算:
Av=V×c×40.01/m
式中V为滴定消耗的氢氧化钠溶液体积,mL;c为氢氧化钠溶液的浓度,mol/L;40.01为氢氧化钠的摩尔质量,g/mol;m为试样质量,g。
(2)原料酸值的测定
称取0.1g油酸(或棕榈酸或月桂酸)于干净的锥形瓶中,加入约20mL无水乙醇,使样品溶解后,立即用0.1mol/L氢氧化钠标准溶液,滴定至PH=9,PH计数值并能维持20min不变即为终点。利用上述公式,可得出原料油酸的酸值(Av)(3次平均值)。
(3)酸酯化率的计算公式
酯化率=(酸的酸值-产品酸值)/酸的酸值×100%
(4)催化剂的评价
表1:未酸化和酸化的介孔SiO2胶体球催化油酸和甲醇酯化反应a

(a)反应条件:油酸和甲醇摩尔比1:40,反应温度90℃,反应时间8h
所制备的酸化介孔SiO2胶体球为催化剂,用于催化油酸和甲醇的反应,以此来合成生物柴油。表1是未酸化和酸化的介孔SiO2胶体球在相同反应条件下的催化性能。由表1可以看出,在油酸0.3g,甲醇1.36g,在90℃,反应时间是8h的条件下,5%未酸化的介孔SiO2作催化剂时,几乎不反应。而在相同条件下,5%的S-0.5作为催化剂,油酸的酯化率达到了98.5%,5%的S-0.75作为催化剂时,油酸的酯化率达到了97.8%,5%的S-1.0作为催化剂时,油酸的酯化率达到了94.9%,5%的S-1.5作为催化剂时,油酸的酯化率达到了98.2%。酸化可以大大提高油酸的酯化率。用不同浓度硫酸酸化时,其催化效果也不同,用0.5M的硫酸酸化时,油酸的转化率最高。
表2:S-0.5的不同用量对油酸酯化率的影响a

(a)反应条件:油酸和甲醇摩尔比1:40,反应温度90℃,反应时间8h
在油酸和甲醇摩尔比1:40,反应温度90℃,反应时间8h的条件下,考察了S-0.5的不同用量对油酸酯化率的影响。表2是S-0.5的不同用量对油酸酯化率的影响。从表2中可以看出,当S-0.5用量为1%时,油酸的酯化率达到了96.1%,当S-0.5用量为3%时,油酸的酯化率达到了97.4%,而当S-0.5用量为5%时,油酸的酯化率达到了98.5%。再增加催化剂的用量,则酯化率基本保持不变,如果催化剂用量过多,则酯化率开始降低。在上述反应条件下,S-0.5的最佳用量为5%。
表3:S-0.5催化不同的长链脂肪酸和醇的酯化反应a

(a)反应条件:油酸和甲醇摩尔比1:40,反应温度90℃,反应时间8h
S-0.5催化不同的长链脂肪酸和醇的酯化反应时,也表现出了良好的催化性能,表3是S-0.5催化不同的长链脂肪酸和醇的酯化反应的酯化率。在酸和醇摩尔比1:40,反应温度90℃,反应时间8h的条件下,5%的S-0.5分别催化油酸和乙醇、丙醇、丁醇的反应时,油酸的酯化率分别达到了97.8%、95.3%、89.0%,相同用量的S-0.5分别催化棕榈酸、月桂酸和甲醇反应时,油酸的酯化率分别达到了98.3%和98.6%。
表4:S-0.5催化剂的稳定性a

(a)反应条件:油酸和甲醇摩尔比1:40,反应温度90℃,反应时间8h
另外,催化剂催化长链脂肪酸的酯化反应时也表现出了良好的稳定性。表4是催化剂S-0.5的稳定性试验。在油酸和甲醇摩尔比1:40,反应温度90℃,反应时间8h的条件下,5%的S-0.5循环使用4次,油酸的酯化率基本保持不变,每次酯化率都在97%左右,由此可以看出催化剂的稳定性良好。

一种用于合成生物柴油的硫酸酸化介孔SIOSUB2/SUB胶体球催化剂的制备方法.pdf_第1页
第1页 / 共14页
一种用于合成生物柴油的硫酸酸化介孔SIOSUB2/SUB胶体球催化剂的制备方法.pdf_第2页
第2页 / 共14页
一种用于合成生物柴油的硫酸酸化介孔SIOSUB2/SUB胶体球催化剂的制备方法.pdf_第3页
第3页 / 共14页
点击查看更多>>
资源描述

《一种用于合成生物柴油的硫酸酸化介孔SIOSUB2/SUB胶体球催化剂的制备方法.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《一种用于合成生物柴油的硫酸酸化介孔SIOSUB2/SUB胶体球催化剂的制备方法.pdf(14页珍藏版)》请在专利查询网上搜索。

1、10申请公布号CN104190444A43申请公布日20141210CN104190444A21申请号201410468864622申请日20140915B01J27/053200601C11C3/04200601C10L1/0220060171申请人安徽工业大学地址243002安徽省马鞍山市花山区湖东中路59号72发明人陈国昌裘小宁蒋伟峰吴胜华74专利代理机构南京知识律师事务所32207代理人蒋海军54发明名称一种用于合成生物柴油的硫酸酸化介孔SIO2胶体球催化剂的制备方法57摘要本发明公开了一种酸化介孔SIO2胶体球催化剂的制备方法,属于化学催化剂制备领域。该催化剂制备方法如下首先,在室温。

2、下使CTAB与磷钼酸在溶剂无水乙醇中反应,两者混合后立刻产生沉淀,过滤,干燥,得到表面活性剂M6,将M6分散到具有一定比例的乙醇/水的混合体系中,加入TEOS,使其在碱性条件下水解,过滤,干燥,煅烧得到介孔SIO2胶体球,最后再用酸处理,便得到酸化介孔SIO2胶体球催化剂。该胶体球催化剂可用于合成生物柴油的酯化反应,表现出良好的催化活性和稳定性,如对于油酸和甲醇的反应,当催化剂用量是5时,油酸的酯化率达到985;连续循环4次,油酸的转化率均在97左右。51INTCL权利要求书1页说明书10页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书10页附图2页10申请公布号。

3、CN104190444ACN104190444A1/1页21一种用于合成生物柴油的硫酸酸化介孔SIO2胶体球催化剂的制备方法,其特征在于,该催化剂活性组分是SO42/SIO2,其结构似胶体球,分散性好,粒径为100900NM,该胶体球具有规则的介孔,孔径为35NM,其具体制备步骤如下1M6的制备称取十六烷基三甲基溴化铵CTAB放入烧杯中,加入无水乙醇,搅拌至CTAB全部溶解,称取磷钼酸放入另一烧杯中,加入无水乙醇,用玻璃棒搅拌,直到磷钼酸全部溶解,CTAB和磷钼酸的摩尔比是31;在搅拌状态下,用滴管把磷钼酸溶液滴加到CTAB溶液中,滴加完成后,继续搅拌半个小时,使其充分反应;过滤,干燥后得到产。

4、物十六烷基三甲基磷钼酸季铵,记作M6;2介孔SIO2胶体球的制备称取70180MG步骤1制备的M6,放入圆底烧瓶中,加入1560ML无水乙醇,在超声波中分散30MIN,至固体完全分散,滴加4580ML蒸馏水,恒温搅拌6H后,加入014ML氨水和00502ML正硅酸乙酯,继续恒温搅拌16H后过滤、干燥,然后将产物放入马弗炉焙烧,升温速度1/MIN,450恒温45H后得到白色固体产物,即为介孔SIO2胶体球;3酸化介孔SIO2胶体球的制备把步骤2制备的介孔SIO2胶体球,放入圆底烧瓶中,加入0515MH2SO4,搅拌20MIN,过滤,烘干,最后在450下煅烧3H,得到酸化介孔SIO2胶体球。权利要。

5、求书CN104190444A1/10页3一种用于合成生物柴油的硫酸酸化介孔SIO2胶体球催化剂的制备方法技术领域0001本发明属于化学催化剂制备领域,具体涉及一种硫酸酸化的介孔SIO2胶体球的制备技术,特别涉及一种分散性好、形貌和粒径大小可控的硫酸酸化的介孔SIO2胶体球的制备技术,该胶体球作为催化剂催化长链脂肪酸的酯化反应取得良好的催化效果。背景技术0002生物柴油是生物质能的一种形式,是通过甘油酯的酯交换反应或脂肪酸的酯化反应制备出的脂肪酸甲酯APVYAS,ETALAREVIEWONFAMEPRODUCTIONPROCESSES,FUEL,2010,89,19;LWANG,ETAL,ORD。

6、EREDMESOPOROUSCARBONSUPPORTEDFERRICSULFATEANOVELCATALYSTFORTHEESTERICATIONOFFREEFATTYACIDSINWASTECOOKINGOIL,FUELPROCESSTECHNOL,2014,128,1016。虽然不同原料制备的生物柴油理化特性有所差异,但是生物柴油具有含硫量低、十六烷值高、含氧量高、芳烃含量少、理化性质和普通石油柴油较为接近等优点,是典型的“绿色能源”AROBLESMEDINA,ETAL,BIOCATALYSISTOWARDSEVERGREENERBIODIESELPRODUCTION,BIOTECHNO。

7、LADV,2009,27,398408;WXU,ETAL,BIODIESELPRODUCTIONFROMSOYBEANOILINAMEMBRANEREACTOROVERHYDROTALCITEBASEDCATALYSTANOPTIMIZATIONSTUDY,ENERGFUEL,2013,27,67386742,大力发展生物柴油对经济可持续发展,推进能源替代,减轻环境压力,控制城市大气污染具有重要的战略意义。在工业上生物柴油的制备常采用强碱作催化剂,例如KOH,NAOH,或是钠的醇盐等。这些催化剂虽然效率很高,但是也有一些缺点对原料中的水和脂肪酸比较敏感,容易产生皂化反应等AKENDALEW,E。

8、TAL,INORGANICHETEROGENEOUSCATALYSTSFORBIODIESELPRODUCTIONFROMVEGETABLEOILSBIOMASSBIOENERG,2011,35,37873809;WXIE,ETAL,BIODIESELPRODUCTIONFROMSOYBEANOILTRANSESTERIFICATIONUSINGTINOXIDESUPPORTEDWO3CATALYSTS,FUELPROCESSTECHNOL,2013,109,150155。若用强酸作为催化剂则产物分离比较繁琐,而且强酸具有腐蚀性对环境污染很大。为了克服上述缺点,人们开发了固体酸催化剂,例如SO。

9、42/ZRO2,WO3/ZRO2,SO42/SNO2SIO2,WO3/MCM14等GCHEN,ETAL,WELLDISPERSEDSULFATEDZIRCONIANANOPARTICLESASHIGHEFCIENCYCATALYSTSFORTHESYNTHESISOFBISINDOLYLMETHANESANDBIODIESEL,CATALCOMMUN,2013,41,7074;SFURUTA,ETAL,BIODIESELFUELPRODUCTIONWITHSOLIDAMORPHOUSZIRCONIACATALYSISINFIXEDBEDREACTORBIOMASSBIOENERG,2006,3。

10、0,870873MKLAM,ETAL,MIXEDMETHANOLETHANOLTECHNOLOGYTOPRODUCEGREENERBIODIESELFROMWASTECOOKINGOILABREAKTHROUGHFORSO42/SNO2SIO2CATALYSTFUELPROCESSTECHNOL,2011,92,16391645;AJIMNEZLPEZ,ETAL,BIODIESELPRODUCTIONFROMSUNFLOWEROILBYTUNGSTENOXIDESUPPORTEDONZIRCONIUMDOPEDMCM41SILICA,JMOLCATALACHEM,2011,335,205209。

11、。大部分固体酸催化剂要么是活性低反应条说明书CN104190444A2/10页4件要求比较苛刻要么是稳定性差。因此,制备活性高、稳定性强、对环境污染小的催化剂确实是一个不小的挑战FSU,ETAL,ADVANCEMENTSINSOLIDACIDCATALYSTSFORBIODIESELPRODUCTION,GREENCHEM,2014,16,29342957。0003介孔SIO2由于其比表面积比较大,孔结构可控,以及孔径大小均一等优点,在催化、药物释放、涂层、吸附等领域有广泛的应用GCHEN,ETAL,SYNTHESISOFETHANOLFROMSYNGASOVERIRONPROMOTEDRHI。

12、MMOBILIZEDONMODIFIEDSBA15MOLECULARSIEVEEFFECTOFIRONLOADING,CHEMENGRESDES,2011,89,249253;APOPAT,ETAL,APHRESPONSIVEDRUGDELIVERYSYSTEMBASEDONCHITOSANCOATEDMESOPOROUSSILICANANOPARTICLES,JMATERCHEM,2012,22,1117311178;MWANG,ETAL,SILICABASEDHYBRIDMICROSPHERESSYNTHESIS,CHARACTERIZATIONANDWASTEWATERTREATMENT。

13、,JMATERCHEMA,2013,1,1146511472。多年来,人们一直致力于研究该类材料的制备方法和原理。设计和可控构筑具有介孔SIO2及其杂化材料已经成为最近几年材料科学前沿的一个日益重要的研究领域MSISLAMETAL,CONTROLLEDETCHINGOFINTERNALANDEXTERNALSTRUCTURESOFSIO2NANOPARTICLESUSINGHYDROGENBONDOFPOLYELECTROLYTES,ACSAPPLMATERINTERFACES,2014,6,95639571。与本专利接近的文献报道是MBARAKA等人IMBARAKAETAL,DESIGNOF。

14、MULTIFUNCTIONALIZEDMESOPOROUSSILICASFORESTERICATIONOFFATTYACID,JCATAL,2005,229,365373用硫酸处理了SBA15。而用硫酸处理单分散的介孔SIO2胶体球作为生物柴油的催化剂未见报道。发明内容0004本发明目的是提供一种制备单分散的、形貌和粒径大小可控的硫酸酸化的介孔SIO2胶体球的制备方法,该胶体球可作为催化剂用于合成生物柴油反应。0005为了实现上述技术目的,本发明是通过以下技术方案予以实现的。0006本发明提供了一种酸化介孔SIO2胶体球,其活性组分是SO42/SIO2,其结构似胶体球,分散性好,粒径为1009。

15、00NM,该胶体球具有规则的介孔,孔径为35NM,其具体制备过程如下0007称取十六烷基三甲基溴化铵CTAB放入烧杯中,加入无水乙醇,搅拌至CTAB全部溶解,称取磷钼酸放入另一烧杯中,加入无水乙醇,用玻璃棒搅拌,直到磷钼酸全部溶解,CTAB和磷钼酸的摩尔比是31。在搅拌状态下,用滴管把磷钼酸溶液滴加到CTAB溶液中,滴加完成后,继续搅拌半个小时,使其充分反应。过滤,干燥后得到产物十六烷基三甲基磷钼酸季铵,记作M6。0008称取70180MGM6,放入圆底烧瓶中,加入1560ML无水乙醇,在超声波中分散30MIN,至固体完全分散,滴加4580ML蒸馏水,恒温搅拌6H后,加入014ML氨水和005。

16、02ML正硅酸乙酯TEOS,继续恒温搅拌16H后过滤、干燥,然后将产物放入马弗炉焙烧,升温速度1/MIN,450恒温45H后得到白色固体产物,对该产物进行成份分析射线荧光光谱分析,XRF,发现其的主要成份SIO2,占994,MOO3含量很少,仅占004,P2O5也很少,仅占02。对其进行其他表征,发现具有规则的介孔结构。因此得到的产物是介孔SIO2胶体球。0009通过调整M6用量、水/醇的体积比和TEOS的用量等制备条件可以控制介孔SIO2说明书CN104190444A3/10页5胶体球的形貌、分散性和粒径大小的均一性。当M6用量是11MG/ML,水/醇的体积比是41,TEOS的用量为015M。

17、L时,微球大小均一、分散性好,此时介孔SIO2胶体球的直径是200300NM。0010把上述介孔SIO2胶体球,放入圆底烧瓶,加入0515MH2SO4,搅拌20MIN,过滤,烘干,最后在450下煅烧3H,得到酸化的介孔SIO2胶体球,记作SX。S05、S075、S1、S15表示分别用05、075、1、15MH2SO4处理得到的酸化介孔SIO2胶体球。0011本发明制备的酸化介孔SIO2胶体球可作为催化剂,用于油酸、棕榈酸、月桂酸和甲醇合成生物柴油油酸甲酯的酯化反应。0012与现有技术相比,采用本发明催化剂用于催化合成生物柴油反应,具有以下优势00131由于增加了酸性位点,与未酸化的介孔SIO2。

18、胶体球相比,大大提高了长链脂肪酸的酯化率。00142催化剂与产物易分离0015与均相催化剂相比,作为一种异相催化剂,酸化介孔SIO2胶体球与产物的分离要容易的多。00163催化效率高,副产物少0017对于油酸和甲醇的反应,当催化剂S05用量为1时,油酸的酯化率可以达到968,催化剂用量是3时,油酸的酯化率达到974,催化剂用量是5时,油酸的酯化率达到985。00184催化稳定性好0019该催化剂还具有良好的稳定性,例如催化油酸与甲醇的反应,连续循环4次,油酸的转化率均在97左右。00205无腐蚀性,对环境污染小。附图说明0021图1为本发明实施例1所制备的酸化介孔SIO2胶体球的透射电镜照片;。

19、0022从图1中可以看出,所制备的酸化介孔SIO2胶体球的分散性好,大小均一,球的直径为200NM左右。0023图2为本发明实施例1所制备试样的小角XRD曲线;0024从图2可以看出,在25附近有一个衍射峰,表明该胶体球具有规则的多孔结构,用BRAGG方程计算,孔的直径约42NM。0025图3为本发明实施例1所制备的介孔SIO2和S05的FTIR曲线;0026从图中可以看出在二者的FTIR曲线上,467、802、1088CM1处的三个伸缩振动峰是结构单元SIO4的特征震动峰QGU,ETAL,PREPARATIONOFHIGHLYDISPERSEDTUNGSTENSPECIESWITHINMES。

20、OPOROUSSILICABYIONICLIQUIDANDTHEIRENHANCEDCATALYTICACTIVITYFOROXIDATIVEDESULFURIZATION,FUEL,2014,11766773。963CM1处的伸缩振动峰是SIOMO的特征峰HBABU,GPARAMESWARAM,ASHKUMAR,PSSPRASAD,NLINGAIAH,VANADIUMCONTAININGHETEROPOLYMOLYBDATESASPRECURSORSFORTHEPREPARATIONOFMOVPOXIDESSUPPORTEDONALUMINACATALYSTSFORAMMOXIDATIONO。

21、F说明书CN104190444A4/10页6MXYLENEAPPLCATALAGEN,4454462012339345。1387CM1处的伸缩振动峰表明PO4的存在JHE,ETAL,FABRICATIONOFMONODISPERSEPOROUSZIRCONIAMICROSPHERESANDTHEIRPHOSPHORYLATIONFORFRIEDELCRAFTSALKYLATIONOFINDOLES,ACSAPPLMATERINTERFACES,2014,6271825。比较介孔SIO2和S05的FTIR曲线可以看出,S05的FTIR曲线上在1485、2850、2920处多出了三个特征吸收峰。1。

22、455CM1处的伸缩振动峰是酸和LEWIS酸的特征吸收峰JHE,ETAL,FABRICATIONOFMONODISPERSEPOROUSZIRCONIAMICROSPHERESANDTHEIRPHOSPHORYLATIONFORFRIEDELCRAFTSALKYLATIONOFINDOLES,ACSAPPLMATERINTERFACES,6201427182725,而在波段31002600CM1处的伸缩振动峰是酸的特征吸收峰PFABRIZIOLI,ETAL,MANGANESEOXIDESILICAAEROGELSSYNTHESISANDSTRUCTURALANDCATALYTICPROPERT。

23、IESINTHESELECTIVEOXIDATIONOFNH3JCATAL,2002,207188100。具体实施方式0027下面通过实例对本发明的特征给予进一步说明,但本发明不局限于下述实施例。0028一、硫酸酸化介孔SIO2胶体球的制备0029实施例100301硫酸酸化介孔SIO2胶体球催化剂的具体制备步骤如下00311十六烷基三甲基磷钼酸铵的制备0032量取100ML无水乙醇放入烧杯中,加入04G十六烷基三甲基溴化铵CTAB,搅拌至CTAB全部溶解,量取50ML无水乙醇放入另一烧杯中,加入075G磷钼酸,用玻璃棒搅拌,直到磷钼酸全部溶解,在搅拌状态下,用滴管把磷钼酸溶液滴加到CTAB溶液。

24、中,滴加完成后,继续搅拌05H,使其充分反应,过滤、干燥后得到产物磷钼酸季铵盐,记作M6;00332介孔SIO2胶体球的制备方法0034称取80MGM6,放入圆底烧瓶中,加入15ML无水乙醇,在超声波中分散30MIN,至固体完全分散,滴加60ML蒸馏水,28进行恒温搅拌。搅拌6H后,加入014ML氨水和015MLTEOS,继续恒温搅拌16小时,过滤,干燥,然后将产物放入马弗炉焙烧,升温速度1/MIN,450恒温45H后得到介孔SIO2胶体球。00353酸化介孔SIO2胶体球的制备0036把上述介孔SIO2胶体球50MG,放入圆底烧瓶,加入20ML05MH2SO4,搅拌20MIN,过滤,烘干,最。

25、后在450下煅烧3H,得到酸化的介孔SIO2胶体球。0037实施例200382硫酸酸化介孔SIO2胶体球催化剂的具体制备步骤如下00391M6的制备方法0040同实施例1中M6的制备方法。00412介孔SIO2胶体球的制备方法0042称取70MGM6,放入圆底烧瓶中,加入15ML无水乙醇,在超声波中分散30MIN,至固体完全分散,滴加60ML蒸馏水,28进行恒温搅拌。搅拌6H后,加入014ML氨水和015MLTEOS,继续恒温搅拌16小时,过滤,干燥,然后将产物放入马弗炉焙烧,升温速度1/MIN,450恒温45H后得到介孔SIO2胶体球。说明书CN104190444A5/10页700433酸化。

26、介孔SIO2胶体球的制备0044同实施例1中步骤3的制备方法。0045实施例300463硫酸酸化介孔SIO2胶体球催化剂的具体制备步骤如下00471M6的制备方法0048同实施例1中M6的制备方法。00492介孔SIO2胶体球的制备方法0050称取180MGM6,放入圆底烧瓶中,加入15ML无水乙醇,在超声波中分散30MIN,至固体完全分散,滴加60ML蒸馏水,28进行恒温搅拌。搅拌6H后,加入014ML氨水和015MLTEOS,继续恒温搅拌16小时,过滤,干燥,然后将产物放入马弗炉焙烧,升温速度1/MIN,450恒温45H后得到介孔SIO2胶体球。00513酸化介孔SIO2胶体球的制备005。

27、2同实施例1中步骤3的制备方法。0053实施例400544硫酸酸化介孔SIO2胶体球催化剂的具体制备步骤如下00551M6的制备方法0056同实施例1中M6的制备方法。00572介孔SIO2胶体球的制备方法0058称取80MGM6,放入圆底烧瓶中,加入30ML无水乙醇,在超声波中分散30MIN,至固体完全分散,滴加60ML蒸馏水,28进行恒温搅拌。搅拌6H后,加入014ML氨水和015MLTEOS,继续恒温搅拌16小时,过滤,干燥,然后将产物放入马弗炉焙烧,升温速度1/MIN,450恒温45H后得到介孔SIO2胶体球。00593酸化介孔SIO2胶体球的制备0060同实施例1中步骤3的制备方法。。

28、0061实施例500625硫酸酸化介孔SIO2胶体球催化剂的具体制备步骤如下00631M6的制备方法0064同实施例1中M6的制备方法。00652介孔SIO2胶体球的制备方法0066称取80MGM6,放入圆底烧瓶中,加入60ML无水乙醇,在超声波中分散30MIN,至固体完全分散,滴加60ML蒸馏水,28进行恒温搅拌。搅拌6H后,加入014ML氨水和015MLTEOS,继续恒温搅拌16小时,过滤,干燥,然后将产物放入马弗炉焙烧,升温速度1/MIN,450恒温45H后得到介孔SIO2胶体球。00673酸化介孔SIO2胶体球的制备0068同实施例1中步骤3的制备方法。0069实施例600706硫酸酸。

29、化介孔SIO2胶体球催化剂的具体制备步骤如下00711M6的制备方法0072同实施例1中M6的制备方法。说明书CN104190444A6/10页800732介孔SIO2胶体球的制备方法0074称取80MGM6,放入圆底烧瓶中,加入15ML无水乙醇,在超声波中分散30MIN,至固体完全分散,滴加45ML蒸馏水,28进行恒温搅拌。搅拌6H后,加入014ML氨水和015MLTEOS,继续恒温搅拌16小时,过滤,干燥,然后将产物放入马弗炉焙烧,升温速度1/MIN,450恒温45H后得到介孔SIO2胶体球。00753酸化介孔SIO2胶体球的制备0076同实施例1中步骤3的制备方法。0077实施例7007。

30、87硫酸酸化介孔SIO2胶体球催化剂的具体制备步骤如下00791M6的制备方法0080同实施例1中M6的制备方法。00812介孔SIO2胶体球的制备方法0082称取80MGM6,放入圆底烧瓶中,加入15ML无水乙醇,在超声波中分散30MIN,至固体完全分散,滴加80ML蒸馏水,28进行恒温搅拌。搅拌6H后,加入014ML氨水和015MLTEOS,继续恒温搅拌16小时,过滤,干燥,然后将产物放入马弗炉焙烧,升温速度1/MIN,450恒温45H后得到介孔SIO2胶体球。00833酸化介孔SIO2胶体球的制备0084同实施例1中步骤3的制备方法。0085实施例800868硫酸酸化介孔SIO2胶体球催。

31、化剂的具体制备步骤如下00871M6的制备方法0088同实施例1中M6的制备方法。00892介孔SIO2胶体球的制备方法0090称取80MGM6,放入圆底烧瓶中,加入15ML无水乙醇,在超声波中分散30MIN,至固体完全分散,滴加60ML蒸馏水,28进行恒温搅拌。搅拌6H后,加入014ML氨水和005MLTEOS,继续恒温搅拌16小时,过滤,干燥,然后将产物放入马弗炉焙烧,升温速度1/MIN,450恒温45H后得到介孔SIO2胶体球。00913酸化介孔SIO2胶体球的制备0092同实施例1中步骤3的制备方法。0093实施例900949硫酸酸化介孔SIO2胶体球催化剂的具体制备步骤如下00951。

32、M6的制备方法0096同实施例1中M6的制备方法。00972介孔SIO2胶体球的制备方法0098称取80MGM6,放入圆底烧瓶中,加入15ML无水乙醇,在超声波中分散30MIN,至固体完全分散,滴加60ML蒸馏水,28进行恒温搅拌。搅拌6H后,加入014ML氨水和02MLTEOS,继续恒温搅拌16小时,过滤,干燥,然后将产物放入马弗炉焙烧,升温速度1/MIN,450恒温45H后得到介孔SIO2胶体球。00993酸化介孔SIO2胶体球的制备说明书CN104190444A7/10页90100同实施例1中步骤3的制备方法。0101实施例10010210硫酸酸化介孔SIO2胶体球催化剂的具体制备步骤如。

33、下01031M6的制备方法0104同实施例1中M6的制备方法。01052介孔SIO2胶体球的制备方法0106同实施例1中步骤2的制备方法。01073硫酸酸化介孔SIO2胶体球的制备0108把上述介孔SIO2胶体球50MG,放入圆底烧瓶,加入20ML075MH2SO4,搅拌20MIN,过滤,烘干,最后在450下煅烧3H,得到硫酸酸化的介孔SIO2胶体球。0109实施例11011011硫酸酸化介孔SIO2胶体球催化剂的具体制备步骤如下01111M6的制备方法0112同实施例1中M6的制备方法。01132介孔SIO2胶体球的制备方法0114同实施例1中步骤2的制备方法。01153硫酸酸化介孔SIO2。

34、胶体球的制备0116把上述介孔SIO2胶体球50MG,放入圆底烧瓶,加入20ML1MH2SO4,搅拌20MIN,过滤,烘干,最后在450下煅烧3H,得到硫酸酸化的介孔SIO2胶体球。0117实施例12011812硫酸酸化介孔SIO2胶体球催化剂的具体制备步骤如下01191M6的制备方法0120同实施例1中M6的制备方法。01212介孔SIO2胶体球的制备方法0122同实施例1中步骤2的制备方法。01233硫酸酸化介孔SIO2胶体球的制备0124把上述介孔SIO2胶体球50MG,放入圆底烧瓶,加入20ML15MH2SO4,搅拌20MIN,过滤,烘干,最后在450下煅烧3H,得到硫酸酸化的介孔SI。

35、O2胶体球。0125二、硫酸酸化介孔SIO2胶体球作为催化剂的活性评价0126分别称取一定量的实施例1中所制备的硫酸酸化介孔SIO2胶体球放入50ML的圆底烧瓶中,分别加入03G油酸或棕榈酸或月桂酸和一定量的醇,在超声波中超生5MIN,放入油浴中加热至90,回流8H,反应结束,冷却至室温。酯化产物由质谱确定。油酸的酯化率通过滴定产物的酸值来计算。酸值的定义是中和1G样品消耗氢氧化钠的毫克数GB55301985。01271产物酸值的测定0128称取样品01G左右精确至00001G置于干净的100ML锥形瓶中,加入约20ML无水乙醇,使样品溶解后,立即用001MOL/L氢氧化钠标准溶液,滴定至PH。

36、9,PH计数值并能维持20MIN不变即为终点。0129酸值按下列公式计算说明书CN104190444A8/10页100130AVVC4001/M0131式中V为滴定消耗的氢氧化钠溶液体积,ML;C为氢氧化钠溶液的浓度,MOL/L;4001为氢氧化钠的摩尔质量,G/MOL;M为试样质量,G。01322原料酸值的测定0133称取01G油酸或棕榈酸或月桂酸于干净的锥形瓶中,加入约20ML无水乙醇,使样品溶解后,立即用01MOL/L氢氧化钠标准溶液,滴定至PH9,PH计数值并能维持20MIN不变即为终点。利用上述公式,可得出原料油酸的酸值AV3次平均值。01343酸酯化率的计算公式0135酯化率酸的酸。

37、值产品酸值/酸的酸值10001364催化剂的评价0137表1未酸化和酸化的介孔SIO2胶体球催化油酸和甲醇酯化反应A01380139A反应条件油酸和甲醇摩尔比140,反应温度90,反应时间8H0140所制备的酸化介孔SIO2胶体球为催化剂,用于催化油酸和甲醇的反应,以此来合成生物柴油。表1是未酸化和酸化的介孔SIO2胶体球在相同反应条件下的催化性能。由表1可以看出,在油酸03G,甲醇136G,在90,反应时间是8H的条件下,5未酸化的介孔SIO2作催化剂时,几乎不反应。而在相同条件下,5的S05作为催化剂,油酸的酯化率达到了985,5的S075作为催化剂时,油酸的酯化率达到了978,5的S10。

38、作为催化剂时,油酸的酯化率达到了949,5的S15作为催化剂时,油酸的酯化率达到了982。酸化可以大大提高油酸的酯化率。用不同浓度硫酸酸化时,其催化效果也不同,用05M的硫酸酸化时,油酸的转化率最高。0141表2S05的不同用量对油酸酯化率的影响A0142说明书CN104190444A109/10页110143A反应条件油酸和甲醇摩尔比140,反应温度90,反应时间8H0144在油酸和甲醇摩尔比140,反应温度90,反应时间8H的条件下,考察了S05的不同用量对油酸酯化率的影响。表2是S05的不同用量对油酸酯化率的影响。从表2中可以看出,当S05用量为1时,油酸的酯化率达到了961,当S05用。

39、量为3时,油酸的酯化率达到了974,而当S05用量为5时,油酸的酯化率达到了985。再增加催化剂的用量,则酯化率基本保持不变,如果催化剂用量过多,则酯化率开始降低。在上述反应条件下,S05的最佳用量为5。0145表3S05催化不同的长链脂肪酸和醇的酯化反应A01460147A反应条件油酸和甲醇摩尔比140,反应温度90,反应时间8H0148S05催化不同的长链脂肪酸和醇的酯化反应时,也表现出了良好的催化性能,表3是S05催化不同的长链脂肪酸和醇的酯化反应的酯化率。在酸和醇摩尔比140,反应温度90,反应时间8H的条件下,5的S05分别催化油酸和乙醇、丙醇、丁醇的反应时,油酸的酯化率分别达到了9。

40、78、953、890,相同用量的S05分别催化棕榈酸、月桂酸和甲醇反应时,油酸的酯化率分别达到了983和986。0149表4S05催化剂的稳定性A0150说明书CN104190444A1110/10页120151A反应条件油酸和甲醇摩尔比140,反应温度90,反应时间8H0152另外,催化剂催化长链脂肪酸的酯化反应时也表现出了良好的稳定性。表4是催化剂S05的稳定性试验。在油酸和甲醇摩尔比140,反应温度90,反应时间8H的条件下,5的S05循环使用4次,油酸的酯化率基本保持不变,每次酯化率都在97左右,由此可以看出催化剂的稳定性良好。说明书CN104190444A121/2页13图1图2说明书附图CN104190444A132/2页14图3说明书附图CN104190444A14。

展开阅读全文
相关资源
猜你喜欢
相关搜索

当前位置:首页 > 作业;运输 > 一般的物理或化学的方法或装置


copyright@ 2017-2020 zhuanlichaxun.net网站版权所有
经营许可证编号:粤ICP备2021068784号-1