一種負(fù)載硫酸鈰銨雙介孔生物柴油催化劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種負(fù)載硫酸鈰銨雙介孔生物柴油催化劑及其制備方法，該催化劑由硫酸鈰銨活性組分及雙介孔硅載體組成，其中硫酸鈰銨的質(zhì)量百分比為5-40%，余量為雙介孔。雙介孔硅小介孔的孔徑在3-5nm，大介孔的孔徑在10-15nm。本發(fā)明是以硫酸鈰銨為活性組分，具有雙峰孔徑分布的氧化硅為載體制備雙介孔生物柴油催化劑，充分利用了硫酸鈰銨的酯化催化活性和雙介孔氧化硅的特殊孔道結(jié)構(gòu)，催化劑的雙介孔結(jié)構(gòu)有利于增加活性組分的分散度，減少反應(yīng)體系的擴(kuò)散阻力，提高了催化劑的活性。使用該催化劑，以甲醇和油酸為原料合成生物柴油時，生物柴油產(chǎn)率高于90%，催化劑重復(fù)使用5次后生物柴油產(chǎn)率降低不超過3%，重復(fù)使用性能好，還容易分離。
【專利說明】一種負(fù)載硫酸鈰銨雙介孔生物柴油催化劑及其制備方法
[0001]一、【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明屬于催化劑【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種負(fù)載硫酸鈰銨雙介孔生物柴油催化劑及其制備方法。
[0002]二、【背景技術(shù)】
與石油生產(chǎn)的柴油相比，生物柴油是一種可再生能源，具有如下優(yōu)點(diǎn):生物柴油中硫含量低，燃燒時二氧化硫和硫化物的排放少；生物柴油中不含對環(huán)境造成污染的芳香族烷烴，因而廢氣對人體損害低于柴油，具有優(yōu)良的環(huán)保特性，而且生物柴油優(yōu)良的燃燒性能，使發(fā)動機(jī)機(jī)油的使用壽命加長，較高的閃點(diǎn)使其具有較好的安全性能，生物柴油還具有較好的潤滑性能。
[0003]油酸甲酯是理想的生物柴油組分，其工業(yè)合成主要采用硫酸催化劑，腐蝕嚴(yán)重，不易分離，硫酸鈰銨是一種價廉易得的無機(jī)晶體，具有良好的催化酯化性能，且不腐蝕設(shè)備，但是以硫酸鈰銨為催化劑的缺點(diǎn)是催化劑比表面積低，不易回收。
[0004]將硫酸鈰銨進(jìn)行負(fù)載可以增加其比表面積和分散度，從而提高催化劑的活性是一條行之有效的方法，但現(xiàn)在未見報道。
[0005]三、
【發(fā)明內(nèi)容】
.本發(fā)明的目的是提供一種活性高，分離容易及重復(fù)使用性能好的負(fù)載硫酸鈰銨雙介孔生物柴油催化劑及其制備方法。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:該催化劑由硫酸鈰銨活性組分及雙介孔硅載體組成，其中硫酸鈰銨的質(zhì)量百分比為5-40%，余量為雙介孔硅；雙介孔硅具有雙峰的孔徑分布，小介孔的孔徑在3-5nm,大介孔的孔徑在10_15nm。
[0007]本發(fā)明催化劑適用于以油酸和甲醇為原料，通過酯化反應(yīng)生產(chǎn)的油酸甲酯型生物柴油。
[0008]本發(fā)明催化劑用于以油酸和甲醇為原料，通過酯化反應(yīng)生產(chǎn)油酸甲酯型生物柴油過程中，該催化劑的用量不超過反應(yīng)體系質(zhì)量的10%,反應(yīng)溫度為120-140°c,加熱回流反應(yīng)時間為4-6小時，產(chǎn)物冷卻后用甲醇鈉中和至pH值為8-9，用水洗至中性，經(jīng)無水氯化鈣干燥后進(jìn)行減壓蒸餾，即得淡黃色透明的生物柴油產(chǎn)品。
[0009]本發(fā)明催化劑的制備方法包括如下步驟:
①取雙介孔硅測定其吸水率(即雙介孔硅吸附水溶液的飽和度)，根據(jù)所需催化劑的硫酸鋪銨的含量及雙介孔娃的吸水率，配制所需質(zhì)量濃度及所需量的硫酸鋪銨溶液；
②將雙介孔硅置于容器內(nèi)，將配制好的硫酸鈰銨溶液緩慢加入容器內(nèi)并攪拌至糊狀，靜置12小時后干燥即得。
[0010]上述雙介孔硅的吸水率為1.5-2.5 (水與雙介孔硅的質(zhì)量比例，以I克雙介孔硅計)。
[0011]上述酸鈰銨溶液中所含的硫酸鈰銨與雙介孔硅的質(zhì)量比為0.05-0.32:0.8-1.0。
[0012]上述步驟②中干燥溫度為100_150°C。
[0013]上述步驟②中干燥時間為12-24小時。[0014]本發(fā)明是以硫酸鈰銨為活性組分，具有雙峰孔徑分布的氧化硅為載體制備雙介孔生物柴油催化劑，充分利用了硫酸鈰銨的酯化催化活性和雙介孔氧化硅的特殊孔道結(jié)構(gòu)，催化劑的雙介孔結(jié)構(gòu)有利于增加活性組分的分散度，減少反應(yīng)體系的擴(kuò)散阻力，提高了催化劑的活性。使用該催化劑，以甲醇和油酸為原料合成生物柴油時，生物柴油產(chǎn)率高于90%，催化劑重復(fù)使用5次后生物柴油產(chǎn)率降低不超過3%，重復(fù)使用性能好，還容易分離。
[0015]四、【專利附圖】

【附圖說明】
圖1為本發(fā)明催化劑的孔徑分布圖。
[0016]五、【具體實(shí)施方式】 實(shí)施例1:
①取I克雙介孔硅測定其吸水率為1.5，根據(jù)所需催化劑的硫酸鈰銨的含量及雙介孔硅的吸水率，配制質(zhì)量濃度為6.7%的硫酸鈰銨溶液1.5 ml ;
②將雙介孔硅置于容器內(nèi)，將配制好的硫酸鈰銨溶液緩慢加入容器內(nèi)并攪拌至糊狀，靜置12小時后，在150°C溫度下干燥16小時即得所需負(fù)載硫酸鈰銨的雙介孔生物柴油催化劑。
[0017]實(shí)施例2:
①取I克雙介孔硅測定其吸水率為2.0，根據(jù)所需催化劑的硫酸鈰銨的含量及雙介孔硅的吸水率，配制質(zhì)量濃度為10%的硫酸鈰銨溶液2.0 ml ;
②將雙介孔硅置于容器內(nèi)，將配制好的硫酸鈰銨溶液緩慢加入容器內(nèi)并攪拌至糊狀，靜置12小時后，在130°C溫度下干燥14小時即得所需負(fù)載硫酸鈰銨的雙介孔生物柴油催化劑。
[0018]實(shí)施例3:
①取I克雙介孔硅測定其吸水率為2.5，根據(jù)所需催化劑的硫酸鈰銨的含量及雙介孔硅的吸水率，配制質(zhì)量濃度為15%的硫酸鈰銨溶液1.5 ml ;
②將雙介孔硅置于容器內(nèi)，將配制好的硫酸鈰銨溶液緩慢加入容器內(nèi)并攪拌至糊狀，靜置12小時后，在140°C溫度下干燥18小時即得所需負(fù)載硫酸鈰銨的雙介孔生物柴油催化劑。
[0019]如圖所示，本發(fā)明催化劑具有兩套狹窄分布的介孔孔道，兩種孔徑主要集中在3.5nm 和 5 nm0
【權(quán)利要求】
1.一種負(fù)載硫酸鈰銨雙介孔生物柴油催化劑，其特征是:該催化劑由硫酸鈰銨活性組分及雙介孔硅載體組成，其中硫酸鈰銨的質(zhì)量百分比為5-40%，余量為雙介孔硅；雙介孔硅具有雙峰的孔徑分布，小介孔的孔徑在3-5nm,大介孔的孔徑在10_15nm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種負(fù)載硫酸鈰銨雙介孔生物柴油催化劑，其特征是:該催化劑適用于以油酸和甲醇為原料，通過酯化反應(yīng)生產(chǎn)的油酸甲酯型生物柴油。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種負(fù)載硫酸鈰銨雙介孔生物柴油催化劑，其特征是:該催化劑用于以油酸和甲醇為原料，通過酯化反應(yīng)生產(chǎn)油酸甲酯型生物柴油過程中，該催化劑的用量不超過反應(yīng)體系質(zhì)量的10%,反應(yīng)溫度為120-140°C,加熱回流反應(yīng)時間為4-6小時，產(chǎn)物冷卻后用甲醇鈉中和至PH值為8-9，用水洗至中性，經(jīng)無水氯化鈣干燥后進(jìn)行減壓蒸餾，即得淡黃色透明的生物柴油產(chǎn)品。
4.一種負(fù)載硫酸鈰銨雙介孔生物柴油催化劑的制備方法，包括如下步驟: ①取雙介孔硅測定其吸水率(即雙介孔硅吸附水溶液的飽和度)，根據(jù)所需催化劑的硫酸鋪銨的含量及雙介孔娃的吸水率，配制所需質(zhì)量濃度及所需量的硫酸鋪銨溶液； ②將雙介孔硅置于容器內(nèi)，將配制好的硫酸鈰銨溶液緩慢加入容器內(nèi)并攪拌至糊狀，靜置12小時后干燥即得。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種負(fù)載硫酸鈰銨雙介孔生物柴油催化劑的制備方法，其特征是:所述雙介孔硅的吸水率為1.5-2.5。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的一種負(fù)載硫酸鈰銨雙介孔生物柴油催化劑的制備方法，其特征是:所述酸鋪銨溶液中所含的硫酸鋪銨與雙介孔娃的質(zhì)量比為0.05-0.32:0.8—1.0 ο
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的一種負(fù)載硫酸鈰銨雙介孔生物柴油催化劑的制備方法，其特征是:所述步驟②中干燥溫度為100-150°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的一種負(fù)載硫酸鈰銨雙介孔生物柴油催化劑的制備方法，其特征是:所述步驟②中干燥時間為12-24小時。
【文檔編號】C10L1/02GK103551178SQ201310542319
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月6日
【發(fā)明者】李劍, 楊麗娜, 雒亞東 申請人:遼寧石油化工大學(xué)