生物质磁性固体酸催化剂的制备、表征及催化合成生物柴油的性能研究

为了寻找一种以生物质废弃物为原料,低成本、高效率、温和地合成固体酸催化剂的方法,以废弃生物质橘子皮为原料,合成了磁性多孔碳质(MPCs)固体酸催化剂。采用XRD、IR和TGA等手段对其进行分析表征,并以油酸和乙醇酯化反应为模型,研究其催化性能。结果表明:在80℃、乙醇与油酸的物质的量比值为20%、催化剂与油酸的质量比值为7%的条件下反应8 h,MPCs-0.4-SO3H和MPCs-0.6-SO3H的酯化率分别达到77.9%和70.2%,显著高于商用催化剂Amberlyst-15的酯化率;在含水量为油酸质量的5%以及重复使用3次的酯化率与TOFs值也较Amberlyst-15的高;故实验制得的催化剂在酯化动力学、酯化率、耐水性与热稳定性等方面均优于商用催化剂Amberlyst-15,特别是其优越的磁性易分离特性使得酯化反应更方便、简单。

SO_4^(2-)/ZrO_2/Fe_3O_4/TiO_2磁性固体酸催化剂的制备与性能

采用化学共沉淀法制备了SO_4^(2-)/ZrO_2/Fe_3O_4/TiO_2磁性固体酸,利用X射线衍射、示差扫描量热、M(o|¨)ssbauer谱、透射电子显微镜、NH_3-程序升温脱附、N_2吸附-脱附、磁滞回线等手段对磁性固体酸的结构与性质进行了表征。表征结果显示,磁性基质Fe_3O_4及TiO_2的引入有利于四方晶相ZrO_2(t)的稳定;ZrO_2晶体生长取向于ZrO_2(t)的(101)方向,(101)晶面间距为0.293 nm;M(o|¨)ssbauer谱中双峰的存在表明磁性基质Fe_3O_4的存在;在室温下磁性固体酸具有超顺磁性。以乙酸乙酯的合成为探针反应,考察了SO_4^(2-)/ZrO_2/Fe_3O_4/TiO_2磁性固体酸催化剂的催化性能,实验结果表明,外加磁场使酯化反应的醋酸转化率提高到92%。

磁性固体螯合剂(MSC-IDA)对土壤镉污染的移除净化

为解决磁性粉末易被土壤颗粒吸附包覆影响其吸附效果的问题,提出一种基于磁选移除净化的土壤修复方法.通过无机-有机杂化反应对核壳结构Fe_3O_4@SiO_2进行表面修饰,接枝亚胺二乙酸官能团,制备了直径为10—100μm的磁性固体螯合剂(MSC-IDA);并表征了其结构、形貌、组成和性质.结果表明,经包覆修饰后的MSC-IDA仍具有良好的磁分离性能;在pH=7.0的水溶液中对Cd^(2+)的最大吸附容量Qmax=22.8 mg·g^(-1);MSC-IDA能螯合捕集农田土壤中水溶态、离子交换态、碳酸盐结合态、铁-锰氧化物结合态的镉,转化成MSC-IDA-Cd磁性固体螯合物,对指定土壤中镉重金属污染去除率高达84.9%,能够实现土壤中非磁性重金属污染的磁选移除净化.

用于生物柴油清洁生产的磁性固体催化剂CaO/MgO/Fe_3O_4

制备了具有磁性和催化活性的双功能催化剂CaO/MgO/Fe3O4,用于催化花生油酯交换制备生物柴油的清洁生产过程。对CaO/MgO/Fe3O4进行了XRD、TEM、FT-IR和磁性等表征分析,探讨了CaO/MgO/Fe3O4催化剂的重复利用性能。结果表明,用Mg(Ac)2溶液等体积浸渍磁性基质Fe3O4,在N2气氛中600℃焙烧2 h,可得到具有磁性的载体5%MgO/Fe3O4;再用Ca(Ac)2溶液等体积浸渍MgO/Fe3O4,并在N2气氛中700℃煅烧,得到具有磁性且催化活性较高的催化剂10%CaO/MgO/Fe3O4。该催化剂具有核壳结构,磁核平均直径约为35 nm。在催化剂用量10%,醇油摩尔比12∶1,反应温度65℃,反应2 h的条件下酯交换转化率可达90%以上。在磁场的吸引下该催化剂能快速与反应体系分离,催化剂回收率达90%。但CaO/MgO/Fe3O4重复利用性能较差,其原因是在搅拌反应过程中催化活性组分逐渐从催化剂上脱落所致。

Fe-Ca磁性固体碱催化剂上菜籽油酯交换反应

采用原位沉淀法合成了双功能磁性固体碱催化剂CaO.γ-Fe2O3,用于催化菜籽油酯交换反应制备生物柴油。利用XRD、BET、TG-DTA、SEM和VSM对催化剂进行了表征,用ICP-AES对产物脂肪酸甲酯(FAME)中Ca、Fe残留量进行了测定。结果表明,Fe和Ca两种组分间有较好复合,催化剂显示出较好的磁学性能,饱和磁化率达到45.7 emu/g,明显高于文献报道的磁性碱催化剂。在温和的反应条件(常压、64℃、催化剂加入量为油重的2.5%、醇油摩尔比15、转速750 r/min)下,反应2 h,重复使用前三次酯交换反应转化率都维持在95%左右。

纳米磁性固体催化剂制备生物柴油

以我国特有的四大木本油料树种之一的乌桕为原料,利用自制的新型纳米磁性固体催化剂制备乌桕梓油生物柴油,以中心组合设计试验。由气相色谱检测得乌桕梓油制备的生物柴油的主要成分是C16:0、C18:0、C18:1、C18:2和C18:3的脂肪酸甲酯;在最佳条件下的酯化率为96.78%。

CaO-MgO@CoFe_2O_4磁性固体碱的制备及其大豆油酯交换反应催化性能

以草酸盐为前驱体采用两步法制备了一种以CaO-MgO作为活性组分,以CoFe_2O_4作为磁核的磁性固体碱催化剂,并用于大豆油与甲醇的酯交换反应合成生物柴油。对制备的磁性固体碱催化剂进行了磁滞回线、X-射线衍射(XRD)、CO_2-TPD及透射电镜(TEM)表征。考察了不同核壳物质的量比、焙烧温度、反应温度、反应时间、醇油物质的量比以及催化剂用量等因素对大豆油转化为生物柴油产率的影响。结果表明,采用核壳物质的量比为1∶6、焙烧温度为700℃所制备的CaO-MgO@CoFe_2O_4催化剂,当醇油物质的量比为12、催化剂用量为大豆油质量的1.0%时,在65℃下反应时间3 h,生物柴油收率高达97.1%。该催化剂具有较好的重复利用性能,重复利用四次后生物柴油的收率仍可达90%。

微波辅助磁性固体酸催化纤维素水解的研究

以生物质基磁性固体酸为催化剂,采用微波相结合的辅助手法对预处理的微晶纤维素进行水解研究。以还原糖得率为指标,通过单因素试验和正交试验(四因素三水平)考察水解时间、水解温度、纤维素与催化剂量的比例和微波功率对纤维素水解的影响,利用红外光谱(FT-IR)分析纤维素水解残渣。结果表明,微波辅助生物质基磁性固体酸催化剂催化纤维素水解的最佳工艺条件为:水解时间30 min、水解温度80℃、催化剂量与纤维素的比例2:1、微波功率450 W,此时还原糖得率最高,达57.4%;4个因素对纤维素水解影响的主次顺序为:微波功率>催化剂量>水解时间>水解温度。FT-IR分析表明微波辅助纤维素水解残渣中几乎没有纤维素存在,即纤维素基本被完全水解。

磁性固体超强酸的制备及催化合成乙酸异戊酯的研究

采用共沉淀法制备SO42-/Fe3O4-Al2O3-ZrO2-Nd2O3磁性固体超强酸催化剂,应用于乙酸异戊酯的合成。利用XRD、IR、EDS、SEM等测试手段对催化剂结构进行了表征,结果表明,SO42-/Fe3O4-Al2O3-ZrO2-Nd2O3磁性固体超强酸中ZrO2以四方晶相(T相)稳定存在,SO42-与金属离子以桥式双配位结合;催化剂表面疏松多孔,具有很大的比表面积。将磁性固体超强酸催化剂应用于合成乙酸异戊酯的反应中,采用均匀设计实验,利用U11(1110)表,考察了各种因素对酯化率的影响,确定最佳合成工艺条件为:催化剂加入1.58 g,n(乙酸)∶n(异戊醇)=1∶1.8,反应时间为3.16 h,酯化率达98%以上。乙酸异戊酯产品结构经折光率、红外光谱进行了表征与确认。同时实验表明,SO42-/Fe3O4-Al2O3-ZrO2-Nd2O3磁性固体超强酸催化剂可多次重复使用,活化降低不大,是一种稳定性高、选择性好的新型环境友好的催化剂。

磁性固体超强酸ZrO_2/SO_4^(2-)催化合成乙酸正己酯

制备了磁性固体超强酸催化剂,并用于乙酸和正己醇的酯化反应,对反应的工艺条件进行了优化。结果表明:乙酸用量为0.1mol时,醇酸摩尔比为1.8,催化剂用量为1.5g,15ml苯作带水剂,反应时间为1.5h,其酯化率可达89%以上,同时利用催化剂的磁性可将催化剂迅速分离。

磁性固体催化剂催化制备生物柴油的研究

乌桕是我国特有的四大木本油料树种之一,本研究用磁性固体催化剂催化乌桕梓油制备生物柴油。通过正交试验得出最佳条件下的酯化率为95.59%;气相色谱检测表明:由乌桕梓油制备的生物柴油的主要成分是C16∶0、C18∶0、C18∶1、C18∶2和C18∶3的脂肪酸甲酯。

生物质炭基磁性固体酸催化剂研究进展

从生物质炭基前驱体和磁性Fe_3O_4材料的制备技术方面综述了国内外生物质炭基磁性固体酸催化剂制备方法。总结了生物质炭基磁性固体酸催化剂的合成技术(吸附作用、负载作用、包埋技术和嫁接技术)和发展状况,着重介绍了化学共沉淀法和水热法制备磁性Fe_3O_4材料及进一步合成生物质炭基磁性固体酸催化剂的生产工艺,并且简述了高温分解法和微乳法制备磁性Fe_3O_4材料及进一步合成生物质炭基磁性固体酸催化剂的现状;阐述了生物质炭基磁性固体酸催化剂催化木质纤维类生物质在水解反应、酯化反应、缩合反应等方面的应用进展。指出了生物质炭基磁性固体酸催化剂下一步的研究方向,并展望了今后的研究重点。

响应面法优化生物质基磁性固体酸催化玉米秸秆直接水解制备糠醛的研究

以获取玉米秸秆水解制备糠醛的最佳工艺条件为目的,研究在有机溶剂甲苯的存在下,以生物质基磁性固体酸作为催化剂,玉米秸秆为原料,利用Design-Expert.V8.0.6.1中的Response Surface模块设计4因素(萃取剂用量、催化剂用量、水解温度、水解时间)3水平的Box-Behnken试验,通过分光光度法测定水解液中糠醛得率,确定生物质基磁性固体酸催化玉米秸秆直接水解制备糠醛的最佳工艺条件。结果表明,通过Box-Behnken试验数据建立的二次多项式数学模型的P=0.0003<0.01,失拟项P=0.001<0.01,达到极显著水平,校正决定系数R^2=0.9922,预测值与实验值具有很好的拟合度。通过二次回归模型得到生物质基磁性固体酸催化玉米秸秆直接水解制备糠醛的最佳工艺条件为:萃取剂用量25 mL,催化剂用量2.5 g(以1 g生物质原料为标准),水解温度158.8℃,水解时间4.1 h。在该条件下直接水解玉米秸秆所得糠醛得率为5.07%,预测值为5.08%,两者相差0.01%,模型拟合度好,重复性好;说明用此方法直接水解玉米秸秆制备糠醛是可行的。

磁性固体根充材料临床应用分析

磁性固体根充材料临床应用分析刘国勤，宋培智，徐逸敏，刘琪上海海军４１１医院口腔专科中心（２０００８１）生物磁学是研究和应用物质磁性及磁场与生命活动、生物特征之间相互联系、相互影响的科学。磁场、磁体在口腔医疗领域，尤其在牙髓病、尖周病治疗中不断深入应用...

磁性固体超强酸SZ催化煤模型化合物反应

选定乙酸,乙醇和异戊醇,甲苯和乙酸酐,乙酸乙酯和甲醇作为煤大分子结构中的模型化合物,使其在固体超强酸催化下进行了酯化、酰化、酯交换反应.对反应结果做GC/MS检测,对SZ和FSZ进行IR,XRD,TEM和NH3-TPD表征.结果表明:2种超强酸都具备高催化活性的基本特征,2种催化剂催化的酯化反应产物的总离子流色谱图基本相同,酯交换反应的情况也是如此,这是2种催化剂中含有等量布朗斯特酸催化的结果;FSZ催化的酰化反应转化率明显下降归因于FSZ中起催化作用的路易斯酸位的减少.除FSZ催化的酰化反应外,其余反应的转化率和选择性都达到了80%以上,FSZ回收率达90%,高于SZ的回收率.

磁性固体酸S_2O_8^(2-)/ZrO_2-Al_2O_3-Fe_3O_4的制备及催化液化生物质的研究

利用沉淀-浸渍法制备了磁性固体酸催化剂S_2O_8^(2-)/Zr O_2-Al_2O_3-Fe_3O_4,将其应用于乙醇介质中能源植物柳枝稷的催化液化,并采用X射线衍射(XRD)、BET比表面积测定、NH_3程序升温脱附(NH_3-TPD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和振动样品磁强计(VSM)等测试方法对催化剂的物化性质和结构进行了表征,考察了Al/Zr物质的量比、煅烧温度等制备条件对其催化性能的影响,并研究了反应温度、反应时间、催化剂用量等对柳枝稷液化反应的影响。结果表明:当n(Al)∶n(Zr)为1∶1,煅烧温度为650℃时,制备的催化剂催化活性最高,在260℃、催化剂用量4%(以原料质量计)、反应时间2.5 h时,可以获得较好的液化效果,生物油产率达到56%。GC-MS分析表明产物生物油的主要成分为酯类、醇类及烃类物质。催化剂重复使用3次后,回收率达到87.5%,生物油产率仅下降12%。

磁性固体超强酸SO_4^(-2)/ZrO_2催化胜利煤超临界甲醇萃取研究

用传统的方法制备了固体超强酸SO-42/ZrO2(简写为SZ)和磁性基质Fe3O4负载的固体超强酸SO4-2/ZrO2(FSZ)。用X-衍射对磁性和非磁性固体超强酸进行了表征。XRD结果表明SZ为具有高催化活性的四方晶相。以磁性和非磁性固体超强酸为催化剂,甲醇为溶剂,氮气做保护气,对胜利煤进行了超临界萃取。对萃取物进行了GC/MS分析。结果表明,萃取物种有酚类,醚类,酯类,支链烯烃等。在催化条件下的萃取率比不加催化剂的萃取率高一倍多,并且萃取物种也远远多于后者,萃后煤的粒径比萃前明显的减小。固体超强酸赋予磁性后没有影响其催化活性而且还在一定程度上使其活性有所增强。本文对磁性基质与SZ协同作用的结果、催化机理和萃取出的有机物与煤中所含官能团及相互链接的方式进行了分析和讨论,这对认识煤的大分子网络结构和煤的深加工利用都具有积极的作用。

核桃果皮基磁性固体酸催化剂的制备及其催化性能研究

采用自底向上策略,利用农业废弃物核桃青果皮制备了磁性碳质固体酸催化剂,并对其进行了BET、XRD、SEM、IR和TGA等表征分析.结果表明,合成的磁性固体酸催化剂结构蓬松,比表面积大,具有良好的热稳定性.催化剂MPCs-0.2-SO_3H在生物柴油的合成中具有良好的催化活性.当醇油比为30,催化剂加入量为油酸质量的7%,80℃反应8 h酯化率达到74.2%,比商用Amberlyst-15催化剂的酯化率高近20%,最高含水量可达油酸质量的4%,重复使用3次后仍具有较高的酯化率,不仅实现了废弃物的资源化,而且得到的催化剂磁性易分离,在生物柴油的合成中具有巨大的应用潜能.

磁性固体超强酸ZrO_2/SO_4^(2-)催化合成丁二酸二丁酯

以丁二酸和正丁醇为原料,磁性固体超强酸ZrO2/SO2-4为催化剂合成了丁二酸二丁酯。考察了影响酯化率的各种因素,确定最佳反应条件是:丁二酸为0 05mol,正丁醇与丁二酸的摩尔比为2 4,催化剂0 5g,甲苯5ml作带水剂,反应时间2h,酯化率91%以上。结果表明,磁性固体超强酸ZrO2/SO2-4是合成丁二酸二丁酯的优良催化剂,同时利用催化剂的磁性可将催化剂迅速分离。

5-氟尿嘧啶磁性固体脂质纳米粒制备工艺优化研究

为提高5-氟尿嘧啶(5-FU)制剂的疗效,降低毒副作用,以单硬脂酸甘油酯为载体,氢化大豆卵磷脂、泊洛沙姆为乳化剂,磁性纳米四氧化三铁为磁体,采用复乳-溶剂挥发法制备5-氟尿嘧啶磁性固体脂质纳米粒(5-FU-MSLN).以包封率为考察指标,通过单因素实验和正交设计对制备工艺进行优化,所制备的5-FU-MSLN包封率为58.35%.用透射电镜观察,磁性固体脂质纳米粒外观形态圆整,粒径分布均匀;在倒置的显微镜下观察,磁性固体脂质纳米粒体外磁响应性良好,实验结果表明,5-FU-MSLN是有希望的静脉给药靶向制剂.