磁性固体碱催化剂Fe_3O_4/CaO的制备及催化降解PET的性能研究

以四氧化三铁(Fe_3O_4)为磁性载体,负载碱土金属氧化物CaO制得磁性固体碱催化剂CaO/Fe_3O_4。将其用于催化降解废弃聚对苯二甲酸乙二酯(PET),通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、氢核磁谱(1 H-NMR)等对降解产物进行表征。结果表明:废弃PET降解产物为对苯二甲酸二乙二醇酯(BHET)单体,BHET回收率最高可以达到83.74%;催化剂重复使用6次,催化活性变化不大。

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%。

用于生物柴油生产的固体碱催化剂CaO的低温活化

分别研究了甲醇、甘油和水三种不同的活化剂对固体碱催化剂CaO在制备生物柴油中的活化作用,考察了活化时间对CaO活性的影响以及三种活化方式在空气中的耐失活能力,同时也探讨了三种活化方式的活化机理。结果发现:甲醇的活化效果不是很好,而甘油和水则对CaO有较好的活化效果,并且用水活化时不需要预先活化就有较高的活化作用;甘油活化后的CaO在空气中放置15d活性没有明显降低。无论是用甲醇、甘油还是用水来活化,它们对CaO活性的提高除了对酯交换反应体系的加速作用外,甲醇和水还有对CaO表面的去碳酸化作用,同时甘油还有去羟基化和去碳酸化作用。

CaO-ZnO固体碱催化剂的制备及其催化大豆油酯交换反应的性能

采用溶胶凝胶法制备了CaO-ZnO固体碱催化剂,并将其用于大豆油与甲醇的酯交换反应,利用SEM,TG,XRD等手段对催化剂及其前体进行表征,考察了Ca/Zn摩尔比、焙烧温度、焙烧时间等对催化剂性能的影响,优化了大豆油与甲醇酯交换反应的条件。表征结果显示,催化剂中大孔隙的存在有利于油脂分子顺利进入孔道而使催化剂的表面活性位得以有效利用。实验结果表明,催化剂适宜的制备条件为:Ca/Zn摩尔比1.0、焙烧温度750℃、焙烧时间4 h;在醇油摩尔比30、催化剂与大豆油质量比为0.06,70℃,90 min条件下,制备的催化剂催化大豆油和甲醇酯交换反应的甘油收率达90%以上;催化剂重复使用5次后,催化效果未见下降,催化剂具有优异的稳定性。

(CaO-MgO)@Fe_3O_4/C磁性固体碱催化甘油制备碳酸甘油酯

以活性炭、尿素和FeCl_3·6H_2O为原料得到Fe(OH)3,通过N2气氛还原得到磁核Fe_3O_4/C,随后将其置于CaCl_2与MgCl_2·6H2O溶液中超声分散,通过共沉淀法得到前驱体,焙烧制得磁性非均相固体碱催化剂(CaOMgO)@Fe_3O_4/C。对磁性非均相固体碱催化剂〔(CaO-MgO)@Fe_3O_4/C〕进行了磁滞回线、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、CO_2-TPD及N_2的吸附-脱附(BET)测试。结果表明,CaO-MgO均匀地分散在磁核Fe_3O_4/C表面,催化剂在700℃有个强峰,具有较强的碱强度,磁化强度为23.8 emu/g,显示出较好的磁性。以碳酸二甲酯与甘油制备碳酸甘油酯作为探针反应,考察了(CaO-MgO)@Fe_3O_4/C催化剂的催化性能,得到在温度为85℃,n(碳酸二甲酯)∶n(甘油)=5∶1,催化剂用量为甘油质量的3%,反应时间为1 h的条件下,碳酸甘油酯的收率达到98.80%,甘油的转化率达到99.48%。催化剂重复使用6次后,碳酸甘油酯的收率为94.45%。

CaO/La2O3固体碱催化剂制备及其催化大豆油酯交换反应性能

采用共沉淀法制备了氧化钙/三氧化二镧(CaO/La2O3)固体碱催化剂,并将其应用于大豆油与甲醇进行的酯交换反应。XRD表征结果表明,活性组分在三氧化二镧上高度分散,且钙与镧之间有较强的协同作用。催化剂适宜的制备条件:钙与镧物质的量比为2∶1,焙烧温度为750℃,焙烧时间为3 h。在醇与油物质的量比为13∶1、催化剂质量占大豆油质量的4%、反应时间为4 h条件下,制备的氧化钙/三氧化二镧固体碱催化剂催化大豆油和甲醇进行的酯交换反应制备生物柴油的产率达到90%以上。

钙基固体碱催化剂用于花生油酯交换制备生物柴油

将钙基固体碱催化剂CaO和CaO／MgO用于催化花生油与甲醇酯交换制备生物柴油，考察了催化剂的制备条件，优化了CaO和CaO／MgO催化花生油酯交换反应工艺。研究表明，利用廉价碳酸钙作为原料，在800～900℃下N2气氛中煅烧制备的CaO具有比较好的催化活性；而CaOJMgO催化剂比较适宜的制备条件是用22．6％的Ca（Ac）2溶液浸渍MgO载体1次，在600℃下煅烧。CaO／MgO在空气中存放易失去活性，需在800—900℃下N：气氛活化。CaO和CaO／MgO催化剂均可使花生油与甲醇的酯交换反应在醇油摩尔比12：1、催化剂用量2％、反应温度65℃、反应时间2h的条件下获得80％以上的酯交换转化率。与CaO相比，CaO／MgO催化剂具有较高的抗水性和抗酸性，以及较好的重复使用性。

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。

生物柴油制备中固体碱催化剂的研究进展

主要综述了几种负载型催化剂和非负载型催化剂,如分子筛固体碱催化剂、阴离子交换树脂催化剂、碱金属固体催化剂、CaO有关的固体碱催化剂及Al2O3作为载体的固体碱催化剂,分别对它们进行了总结并提出展望,其中可持续发展的绿色催化剂将成为今后的研究热点。

氧化钙固体碱催化剂的制备及在制备生物柴油中的应用

实验研究了碳酸钙、氢氧化钙和氧化钙在催化大豆油和甲醇酯交换制备生物柴油的催化活性,并以轻质碳酸钙为原料,经过高温焙烧制备了氧化钙固体碱催化剂,考察了焙烧温度和焙烧时间对催化剂催化活性高低的影响。选取活性最高的氧化钙催化大豆油和甲醇制备生物柴油,利用气相色谱仪检测生成物中甲酯的含量来计算生物柴油的收率,结果表明:催化剂用量为大豆油质量的3.5%、醇油摩尔比为10∶1、回流时间为3.5 h,生物柴油收率可高达97.3%。通过实验进一步证明:在同一反应条件下短链醇的直链越短,支链越少,生物柴油收率越高。

CaO/ZrO2固体碱催化水解CFC-12的研究

采用沉淀过饱和浸渍法制备CaO/ZrO2固体碱催化剂,通过XRD、SEM、EDS、N2吸附-脱附、FT-IR和CO2-TPD表征手段对催化剂进行表征,同时研究了催化剂焙烧温度、催化水解温度、水蒸气浓度与总流量对CFC-12转化率的影响.结果表明,在焙烧温度为500℃、催化水解温度为400℃、水蒸气浓度为25%、总流量为5mL/min时CFC-12的转化率最高,达到95.80%,主要产物为HCl、HF和CO2,副产物为CFC-13.表征结果表明其为典型的介孔材料,并且纯度较高,经过焙烧后CaO和ZrO2形成了固溶体,500℃焙烧的催化剂具有较高的比表面积和孔容,焙烧温度过高催化剂会烧结成块,孔结构遭到破坏.CO2-TPD表征结果表明催化剂的活性中心为碱,并且高的焙烧温度会降低其碱性.