[發(fā)明專(zhuān)利]一種新型碳基結(jié)構(gòu)整體固體酸催化劑及其制備和在制備生物柴油中的應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310265776.1
• 申請(qǐng)日: 2013-06-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103316695A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁維平;張冬冬;魏大力;李騏;薛念華;彭路明;郭學(xué)鋒;陳懿
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01J27/053
• 分類(lèi)號(hào): B01J27/053;C11C3/10;C10L1/02
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 高玲玲

1.一種新型碳基結(jié)構(gòu)整體固體酸催化劑，其特征在于：所述催化劑為CNT-SO₃H不銹鋼材料，以不銹鋼材料為支撐材料，表面生長(zhǎng)碳納米管，經(jīng)多硫化物硫化然后氧化而制得。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型碳基結(jié)構(gòu)整體固體酸催化劑，其特征在于：所述不銹鋼材料為不銹鋼絲網(wǎng)或片狀材料。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型碳基結(jié)構(gòu)整體固體酸催化劑，其特征在于：所述多硫化物為多硫或多硫化納。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型碳基結(jié)構(gòu)整體固體酸催化劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

（1）將1～10g金屬鹽溶于4～15?mL油胺中，然后加熱到100～300^oC，攪拌60分鐘成漿體，將上述漿體均勻涂覆在不銹鋼絲材料表面，在60℃下真空干燥24小時(shí)；然后將樣品放入管式爐中，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，氮?dú)獾牧髁?0～90mL/min，從室溫升溫至750℃，并保持3小時(shí)，然后用H₂還原3h之后，氫氣的流量5mL/min，自然冷卻至室溫，得到催化劑顆粒不銹鋼材料；

（2）將催化劑顆粒不銹鋼材料放入管式爐中，將茂金屬化合物溶于碳源以10～30mL/h注射進(jìn)入管式爐，由40～90mL/min?Ar+5～10mL/min?H₂氣攜帶進(jìn)入管式爐中心，在800℃催化裂解30～60min，獲得CNTs不銹鋼材料；

（3）?將CNTs不銹鋼絲材料放入多硫化物溶液中，在70～85℃攪拌反應(yīng)12～24h，然后取出，用蒸餾水洗滌，在室溫下與過(guò)氧化氫反應(yīng)1h，可獲得CNT-SO₃H不銹鋼材料。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型碳基結(jié)構(gòu)整體固體酸催化劑的制備方法，其特征在于：所述金屬鹽為硝酸鐵、硝酸鈷或氯化鐵。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型碳基結(jié)構(gòu)整體固體酸催化劑的制備方法，其特征在于：所述茂金屬化合物為二茂鐵、二茂鎳或二茂鈷，所述碳源為甲醇、乙醇或苯。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CNT-SO₃H不銹鋼材料在催化蒸餾制備生物柴油中的應(yīng)用，其特征在于：將所述催化劑制作成特定形狀，裝填入催化蒸餾塔中，廢棄油脂由塔頂自上而下流入塔內(nèi)，塔底的甲醇經(jīng)過(guò)加熱后以氣相進(jìn)入塔內(nèi)，進(jìn)料油醇摩爾比為1:3～1:12，回流比0.33～4，反應(yīng)溫度70～250℃；反應(yīng)產(chǎn)物一部分在甲醇?xì)饬鞯臄y帶下，流入塔頂，大部分流向塔底，酯交換反應(yīng)的產(chǎn)物甘油在反應(yīng)條件下進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為甘油酸、甘油醛、己醛二甲縮醛和丙烯醛二甲縮醛，油脂分解的短鏈烷烴也流向塔頂，可作為生物柴油成分。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的CNT-SO₃H不銹鋼材料在催化蒸餾制備生物柴油中的應(yīng)用，其特征在于：在所述催化蒸餾塔塔頂設(shè)置了兩步冷凝，第一步冷凝溫度設(shè)定為90～120℃，第二步冷凝溫度為常溫。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的CNT-SO₃H不銹鋼材料在催化蒸餾制備生物柴油中的應(yīng)用，其特征在于：所述催化劑的裝填比例為500～2000kg/m³，制成拉西環(huán)、θ環(huán)、層狀或網(wǎng)狀，以交錯(cuò)密集亂堆方式裝填。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的CNT-SO₃H不銹鋼材料在催化蒸餾制備生物柴油中的應(yīng)用，其特征在于：建立CNT-SO₃H不銹鋼材料在催化蒸餾塔制備生物柴油的數(shù)學(xué)模型：????????????????????????????????????????????????()，其中X_D：脂肪酸甲酯在液相的摩爾分?jǐn)?shù)；l：塔高。