[發(fā)明專利]一種制備鈣鋯復(fù)合氧化物的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310618531.2
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN103586012A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 夏生飛;郭曉明;李憶平
• 申請（專利權(quán)）人: 上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: B01J23/02
• 分類號: B01J23/02;C11C3/10
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，尤其涉及一種鈣鋯復(fù)合氧化物的制備方法，具體來說是一種采用硝酸鹽-尿素燃燒法制備鈣鋯復(fù)合氧化物的方法。?

背景技術(shù)

與化石燃料相比生物柴油具有無毒、可生物降解、可再生等優(yōu)點，在能源和環(huán)境問題日益嚴(yán)峻的形勢下，生物柴油的研究和生產(chǎn)倍受關(guān)注。工業(yè)上一般采用NaOH、KOH等均相催化劑催化植物油和甲醇發(fā)生酯交換反應(yīng)來生產(chǎn)生物柴油。該途徑具有工藝簡單和反應(yīng)條件溫和等特點，但反應(yīng)產(chǎn)物與催化劑分離過程復(fù)雜，需要經(jīng)過中和、洗滌、靜置等系列步驟，且產(chǎn)品洗滌過程中會產(chǎn)生大量的廢液。固體堿催化劑不僅保留了均相堿的優(yōu)點，而且產(chǎn)物與催化劑易于分離，是酯交換反應(yīng)催化劑的發(fā)展趨勢。鈣基固體堿具有價廉、無毒性、催化酯交換反應(yīng)效率高的優(yōu)點，是一類極具應(yīng)用前景的、生產(chǎn)生物柴油的固體堿催化劑。?

當(dāng)前常采用共沉淀法（文獻(xiàn)：Applied?Catalysis?A:?General,?2013,?466:?272–?281）、浸漬法（文獻(xiàn)：Applied?Catalysis?A:?General,?2013,?452:?189-202）來制備鈣基固體堿催化劑。也有采用水熱法（文獻(xiàn)：Catalysis?Communications,?2011,?12:?1005–1008）和溶膠-凝膠法（文獻(xiàn)：Catalysis?communications,?2011,?12:?606-610）制備鈣基固體堿的報道。然而，這些制備方法還存在一些不足，?如共沉淀法要求嚴(yán)格的pH值控制，且洗滌過程長、組分易偏離原料配比，溶膠-凝膠法通常需要昂貴的金屬有機(jī)試劑。?

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種制備鈣鋯復(fù)合氧化物的方法，即采用硝酸鹽-尿素燃燒法制備CaO-ZrO₂復(fù)合氧化物，相對于共沉淀法而言，該方法具有簡單、快速的優(yōu)點，制備的CaO-ZrO₂復(fù)合氧化物用于催化酯交換反應(yīng)制生物柴油具有良好的效果。?

本發(fā)明一種制備鈣鋯復(fù)合氧化物的方法，包括以下步驟：?

（1）按照質(zhì)量配比稱取硝酸鈣、硝酸鋯和尿素，硝酸鋯和硝酸鈣的摩爾比為0.11~0.67，尿素的摩爾數(shù)為硝酸鈣、硝酸鋯總摩爾數(shù)的1.8~3.5倍，然后將硝酸鈣、硝酸鋯和尿素混合，加入去離子水，在超聲器中超聲20-60?min，形成一漿狀混合物；

（2）將上述混合物加入已預(yù)熱到300~500?℃的馬弗爐中，得到膨松的白色固體，將白色固體在550~800?℃下焙燒，焙燒時間為2-8?小時。

具體的，混合物在馬弗爐中經(jīng)水分蒸發(fā)、起泡、膨脹后燃燒，得到膨松的白色固體。?

具體的，焙燒是為了除去殘留的硝酸鹽。?

進(jìn)一步的，所述的硝酸鋯和硝酸鈣的摩爾比為0.25。?

進(jìn)一步的，所述的尿素的摩爾數(shù)為硝酸鈣、硝酸鋯總摩爾數(shù)的2.0倍。?

進(jìn)一步的，所述的加入去離子水的量為硝酸鈣、硝酸鋯總摩爾數(shù)的20-35倍。?

進(jìn)一步的，所述的馬弗爐的溫度為450?℃。?

進(jìn)一步的，所述的焙燒溫度為600?℃。?

進(jìn)一步的，所述的焙燒時間為4小時。?

硝酸鹽與尿素之間的燃燒反應(yīng)本質(zhì)上是一個氧化還原反應(yīng)，硝酸根是氧化劑，尿素是還原劑。反應(yīng)是一個放熱反應(yīng)，同時生成大量氣體。當(dāng)硝酸鋯和硝酸鈣的摩爾比為0.25，尿素的摩爾數(shù)為硝酸鈣、硝酸鋯總摩爾數(shù)的2.0倍時，反應(yīng)方程式如下：?

0.8?Ca(NO₃)₂·4H₂O?+?0.2?Zr(NO₃)₄·5H₂O?+?2?CO(NH₂)_2?????????0.8?CaO?+?0.2?ZrO₂?+?3.2?N₂?+?2?CO₂?+?8.2?H₂O

本發(fā)明和已有技術(shù)相比，其技術(shù)進(jìn)步是顯著的。本發(fā)明采用硝酸鹽-尿素燃燒法，制備過程簡單、快速，避免了傳統(tǒng)共沉淀方法需要嚴(yán)格控制pH值，洗滌過程長、組分易偏離原料配比的缺點。本方法制備的CaO-ZrO₂用于催化酯交換反應(yīng)制生物柴油具有較高的活性。本發(fā)明的制備方法簡單快速、易于控制。

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附圖說明

圖1是采用本發(fā)明獲得的鈣鋯復(fù)合氧化物的XRD圖。?