[發(fā)明專利]一種碳基磁性固體酸催化劑及其在生物柴油制備中的應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710048911.5
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN106732678B
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王一同;羅嘉;方真;楊星霞;張帆
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園
• 主分類號: B01J27/053
• 分類號: B01J27/053;C11C3/08;C10L1/02
• 代理公司: 昆明協(xié)立知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 53108
• 代理人: 謝嘉

1.一種碳基磁性固體酸催化劑，通過以下方法制備得到：

(1)合成碳基磁性材料C@Fe：

①配制10～50g/L的羧甲基纖維素鈉溶液和1.0～4.0mol/L的Fe³⁺溶液；

②在攪拌條件下，取1體積份羧甲基纖維素鈉溶液緩慢加入到相同體積份Fe³⁺溶液中，螯合3h，然后過濾出沉析固體，洗滌至中性并干燥；

③干燥后的沉析固體研磨過篩并置于Fe³⁺溶液中浸泡3h，m_固體：m_Fe³⁺：V_水＝10～20g/5.6～22.4g/100mL，再經(jīng)過濾、洗滌、干燥；

④干燥后的固態(tài)物在400～600℃條件下煅燒2h，研磨后過40目篩制得碳基磁性材料C@Fe；

(2)合成碳基磁性固體酸催化劑：

①取碳基磁性材料C@Fe均勻混合在10～50g/L的羧甲基纖維素鈉溶液中，然后緩慢加入到91～364g/L的Zr²⁺水溶液或56～224g/L的Fe³⁺水溶液中；m_磁性材料：V_CMC溶液：V_Zr²⁺_溶液/Fe³⁺_溶液＝1～5g/200mL/200mL；Na⁺離子被Zr²⁺或Fe³⁺置換生成羧甲基纖維素鋯或羧甲基纖維素鐵，并對磁性材料進(jìn)行包埋；反應(yīng)溶液靜置3h，過濾出固體材料，洗滌至中性并干燥；

②干燥后的固體材料與濃度為98％的硫酸按照m_固體：V_濃硫酸＝1～10g/100mL的質(zhì)量體積比混合，在100～200℃條件下磺化10～24h，過濾，用80℃以上熱水洗滌至中性，冷凍干燥后過200目篩，即獲得所需碳基磁性固體酸催化劑。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳基磁性固體酸催化劑，其特征在于：所述的Fe³⁺由相應(yīng)的可溶性鹽提供，包括硫酸鐵。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳基磁性固體酸催化劑，其特征在于：所述的Zr²⁺由相應(yīng)的可溶性鹽提供，包括氯氧化鋯。

4.權(quán)利要求1所述的碳基磁性固體酸催化劑在生物柴油制備中的應(yīng)用，具體包括以下步驟：

(1)將油與低碳醇按n_油:n_醇＝1mol/10～40mol的摩爾比在反應(yīng)瓶中混合，然后按照相對于油3～10wt％的劑量加入所述的碳基磁性固體酸催化劑；

(2)密封反應(yīng)瓶，在50～150℃反應(yīng)1～12h；

(3)反應(yīng)結(jié)束后，上層是醇和副產(chǎn)物，中層為生物柴油，催化劑位于下層，使用外磁場從下層產(chǎn)物中分離回收磁性固體催化劑以備再次利用。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用，其特征在于：所述的油為市售的或者是工業(yè)生產(chǎn)的、可食用的或者不可食用的植物油，或是長鏈的脂肪酸。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用，其特征在于：所述的油為大豆油、小桐子油或油酸。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用，其特征在于：所述的低碳醇包括甲醇。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用，其特征在于：所述的外磁場是電磁鐵設(shè)備或者永磁鐵中的一種。