[发明专利]一种以硅藻土为载体的甘油碳酸酯催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供一种以硅藻土为载体的甘油碳酸酯催化剂及其制备方法。该制备方法，包括如下步骤：(1)将鸡蛋壳干燥、粉碎和焙烧后，得到白色固体粉末；(2)将天然硅藻土溶于去离子水中，然后加入步骤(1)得到的白色固体粉末搅拌均匀后，经干燥和煅烧得到甘油碳酸酯催化剂。本发明利用天然硅藻土为载体，用于负载鸡蛋壳来源的氧化钙，利用硅藻土中的Si与氧化钙形成稳定高效的Si‑Ca复合催化剂，使其成为一种高效的、制备过程简单、成本低廉且稳定性较好的催化剂。

技术领域：

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种以硅藻土为载体的甘油碳酸酯催化剂及其制备方法。

背景技术：

生物柴油作为可持续能源中的一种，具有环境友好、零排放和可生物降解等优点。目前，对生物柴油的工业化生产已经初具规模。然而，在生物柴油制备过程中会出现副产物甘油，每生产1吨的生物柴油就会产生0.1吨的甘油。为了有效的降低生物柴油的生产成本，并延伸产业链，开发甘油深加工产品是目前研究的热点。甘油碳酸酯(glycerol 1，2-carbonate，简称GC)是甘油下游产品中的重要组成部分，可用于溶剂、乳化剂、化妆品、聚酯、聚碳酸酯和聚氨酯等领域，是一种具有高附加值的化工产品。

甘油碳酸酯制备过程中，通常采用甘油与碳酸二甲酯(DMC)在均相催化剂(NaOH、H₂SO₄)的催化作用下通过酯交换反应获得，虽然均相催化剂的催化效率高，反应时间短，但均相反应存在易腐蚀设备、产物分离难、催化剂不易回收等问题。因此，近年来，科学家们一直致力于开发可重复利用的非均相催化剂来制备甘油碳酸酯。非均相催化剂的种类很多，主要有金属氧化物、水滑石、离子交换树脂、沸石等。但其中大部分合成成本较高，限制了其工业应用。氧化钙是较早应用的一类固体碱催化剂，价格低廉，来源丰富，但在催化过程中容易被空气中的二氧化碳和水污染而失活。

发明内容：

本发明的目的是提供一种以硅藻土为载体的甘油碳酸酯催化剂及其制备方法，本发明采用鸡蛋壳和天然硅藻土作为催化剂的原料，鸡蛋壳来源广泛、成本低廉；硅藻土具有较大的比较面积，而且热稳定性较好，是一个良好的载体，并且利用硅藻土中的Si与鸡蛋壳中的氧化钙形成稳定高效的Si-Ca复合催化剂，抑制H₂O和CO₂对钙基催化剂可以保持催化剂高活性的条件下，同时提高催化剂稳定性。

本发明的一个目的是提供了一种以硅藻土为载体的甘油碳酸酯催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将鸡蛋壳干燥、粉碎和焙烧后，得到白色固体粉末；

(2)将天然硅藻土溶于去离子水中，然后加入步骤(1)得到的白色固体粉末搅拌均匀后，经干燥和煅烧得到甘油碳酸酯催化剂。

优选，上述制备方法具体包括如下步骤：

(1)取过160～180目筛的天然硅藻土粉末，用蒸馏水冲洗若干次，干燥，得粉末状固体；

(2)将鸡蛋壳冲洗和干燥后，粉碎成粉末，过160～180目筛，在温度为800℃～1000℃条件下焙烧2～4h得到白色固体粉末；

(3)将步骤(1)得到的粉末状固体溶于去离子水中，加入步骤(2)得到的白色固体粉末，粉末状固体和白色固体粉末的质量比为(6～8):(2～4)，搅拌2h后，得到悬浊液，悬浊液90℃条件下干燥过夜，得到粉末状固体；

(4)将步骤(3)得到的粉末状固体，在通氮气条件下700℃～900℃煅烧2～4h，即为所制备的甘油碳酸酯催化剂。

步骤(3)具体步骤为：将步骤(1)得到的粉末状固体溶于去离子水中，加入步骤(2)得到的白色固体粉末，粉末状固体和白色固体粉末的质量比为7:3，搅拌2h后，得到悬浊液，悬浊液90℃条件下干燥过夜，得到粉末状固体。