● 摘要
生物柴油是典型的可再生能源,它的研究利用受到了越来越多研究者的关注。其中催化剂的设计及制备是该领域的研究热点之一。本论文的研究工作分为两部分:一部分研究了KF负载型催化剂在酯交换法制备生物柴油反应中的催化机理;另一部分探讨了固体废弃物赤泥催化合成生物柴油的可能性。一方面,采用浸渍法制备了一系列的KF负载型催化剂。通过TGA-DSC、XRD等手段分析了载体和催化剂的结构及性质。考察了该系列催化剂在酯交换法制备生物柴油反应中的催化性能。结果表明,催化剂载体没有催化活性,但经过KF负载后,催化剂具有高的催化活性(生物柴油产率介于70%到98%之间)。通过对催化剂结构和活性之间关系的分析,探讨了KF负载型催化剂在酯交换反应中的催化机理:在负载KF的过程中,催化剂表面均有KOH的生成;该过程中生成的KOH是催化剂的活性相;催化剂表面的F组分(KF、KMxFy)是催化剂的助剂,对催化剂的活性起到了促进作用。另一方面,以赤泥作为固体碱催化剂,研究了其在酯交换法制备生物柴油反应中的催化性能。通过EDS、XRD等手段分析了赤泥的结构和性质。对其反应条件进行了优化,在最佳的反应条件:200 ℃煅烧的赤泥、催化剂用量4%、醇油摩尔比24:1、反应时间3 h、反应温度65 ℃,生物柴油产率高达98%。由此说明了以赤泥作为制备生物柴油的固体碱催化剂是可行的。
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