[发明专利]一种短纳米棒状结构固体碱催化合成生物柴油的方法

说明书

一种短纳米棒状结构固体碱KF@ZrO₂‑CeO₂催化合成生物柴油的方法，以ZrO₂‑CeO₂为载体，将碱性物质KF通过浸渍、焙烧负载在ZrO₂‑CeO₂载体上，得到碱活性位点分散均匀、结构稳定不易被KF腐蚀坍塌的短纳米棒状结构固体碱催化剂KF@ZrO₂‑CeO₂，其短纳米棒长度100~200nm、直径7~15nm、比表面积29~58m²/g，碱度pKa为9.3~15.0，适合用于催化长链油脂与醇类物质进行酯交换反应合成生物柴油，催化剂与油脂质量比0.05:1，醇油摩尔比20:1，反应温度为65℃、反应时间为5h，生物柴油收率达到99.81%。

技术领域

本发明属于生物质能源催化领域，涉及一种短纳米棒状结构固体碱KF@ZrO₂-CeO₂催化合成生物柴油的方法。

背景技术

生物柴油是一种可再生能源，通过动植物废弃油脂与醇类物质（甲醇或乙醇）经酯交换反应得到脂肪酸单烷基酯，脂肪酸甲酯最具有代表性。酯交换可以用碱或酸催化，而碱催化比酸催化速率快。均相碱KOH、NaOH溶液催化存在一些缺陷，如难分离回收重复利用、腐蚀设备、后处理产生大量废水污染环境。专利201310096219.1公开一种凹凸棒土负载氢氧化钾的非均相催化剂，是用酸处理天然凹凸棒土原料制得改性凹凸棒土，再负载氢氧化钾经400℃焙烧制备而成，此凹凸棒结构稳定性不够强，负载氢氧化钾后有腐蚀坍塌载体。专利CN103894170A公开一种固体碱催化剂制备方法，得到Na₂O/Al₂O₃催化剂，在反应温度65℃、醇油摩尔比9:1、反应时间4h、催化剂质量用量2%，催化大豆油合成生物柴油产率仅85.4%。针对上述所存在的问题，本发明制备一种纳米棒状结构固体碱KF@ ZrO₂-CeO₂，在掺杂Zr后的CeO₂为稳定混合的金属氧化物为载体，在低级醇类溶剂甲醇、乙醇中低温40℃浸渍负载KF，再在400℃空气氛条件下焙烧，制得具有稳定结构的纳米棒状固体碱催化剂KF@ZrO₂-CeO₂，催化油脂与醇类物质甲醇或乙醇合成生物柴油产率为99.81%。

发明内容

本发明旨在提供一种短纳米棒状结构固体碱KF@ZrO₂-CeO₂催化合成生物柴油的方法。

本发明的技术方案

一种短纳米棒状结构固体碱催化合成生物柴油的方法如下：

1. 所述的短纳米棒状结构固体碱为KF@ZrO₂-CeO₂，其中ZrO₂-CeO₂为载体，Zr与Ce的摩尔比为0.1~0.3:1，KF为增强碱度成分，KF与ZrO₂-CeO₂的质量比为0.13~0.20；所述的短纳米棒状结构固体碱的短纳米棒长度100~200nm、直径7~15nm、比表面积29~58m²/g，碱度pKa为9.3~15.0。