[發明專利]一種催化合成生物柴油的耐水性短介孔固體堿BG/Zr-SBA-15的制備方法

有效

• 申請號: 201710927778.0
• 申請日: 2017-10-09
• 公開（公告）號: CN107597186B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 潘浪勝;吳梅;劉躍進;李勇飛;駱戰濤;王亮;陳雪梅;程志鵬
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: B01J31/02
• 分類號: B01J31/02;C10L1/02;C11C3/10
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1.一種催化合成生物柴油的耐水性短介孔固體堿BG/Zr-SBA-15，其特征是：

（1）所述的耐水性短介孔固體堿BG/Zr-SBA-15是由短介孔分子篩Zr-SBA-15負載一種強堿性有機雙胍BG而成，所述的一種強堿性有機雙胍BG的結構式為：

所述的耐水性短介孔固體堿BG/Zr-SBA-15中BG、Zr、Si的摩爾比為0.7~0.9:0.02~0.04:1；

所述的耐水性短介孔固體堿BG/Zr-SBA-15呈薄六邊形，比表面積為300~700m²/g，孔徑為4.0~9.0nm，孔長為300~600nm；

所述的耐水性短介孔固體堿BG/Zr-SBA-15的堿度pKa為7.2~18.4；

（2）所述的強堿性有機雙胍BG是由N,N’-二異丙基碳二亞胺（DIC）和1，1，3，3-四甲基胍(TMG)按照質量比1:1~2在有機溶劑1中105~120℃回流反應12~36h，再減壓蒸出有機溶劑1后制備所得；

所述有機溶劑1是帶N的二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙腈中的至少一種，在使用前需用除水劑進行除水；

所述除水劑為無水硫酸鈉、無水硫酸鎂、無水氯化鈣中的至少一種；

（3）所述的耐水性短介孔固體堿BG/Zr-SBA-15是通過兩步法制備得到：

A. 先將少量水與硅烷偶聯劑混合水解，再將短介孔分子篩Zr-SBA-15、水解了的硅烷偶聯劑、有機溶劑2按照1:1~3:10~25的質量比，在100~120℃通N₂冷凝回流反應12~24h，再減壓蒸出有機溶劑2，在50~70℃真空干燥6~8h后，冷卻，得到一種鍵合硅烷偶聯劑的短介孔分子篩Zr-SBA-15；

所述的偶聯劑為3-氯丙基三乙氧基硅烷、3-溴丙基三乙氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷、3-溴丙基三甲氧基硅烷中的至少一種；

所述有機溶劑2為甲苯、異丙醇中的至少一種，無需除水處理；

B.將上述已鍵合硅烷偶聯劑的短介孔分子篩Zr-SBA-15、強堿性有機雙胍BG、有機溶劑3按照1:0.5~1:10~20的質量比，在100~120℃通N₂冷凝回流反應12~24h后，過濾、用甲醇、乙醇、二氯甲烷中任一種溶劑洗滌，將濾餅在50~70℃真空干燥6~18h，再用體積比1:1的乙醚和二氯甲烷混合液進行索氏提取，再將濾餅在50~70℃真空干燥6~18h，冷卻后，即制得所述的耐水性短介孔固體堿BG/Zr-SBA-15；

所述有機溶劑3為甲苯、四氫呋喃、乙腈中任意一種，無需除水處理；

（4）將所述的耐水性短介孔固體堿BG/Zr-SBA-15用于催化油脂與醇類物質合成生物柴油，所用醇類與油脂的摩爾比為10~25:1，BG/Zr-SBA-15與油脂的質量比0.05~0.06:1，反應溫度85~90℃，反應時間8h，反應結束后冷卻至室溫，過濾，濾餅用適量甲醇和環己烷各洗滌2次、60℃真空干燥12小時后，作為催化劑備下次重復使用，濾液用適量的飽和食鹽水洗滌3次，靜置分層，下層為甘油、未反應甲醇與鹽水混合相，蒸餾回收其中副產物甘油與過量甲醇重復使用，上層為澄清透明的淡黃色溶液，在65℃下減壓旋蒸出少量水分與甲醇后為產品生物柴油，所述油脂為大豆油、菜籽油、亞麻油、棕櫚油中的任一種，所述醇類物質為甲醇、乙醇中的任一種；

當所述油脂、醇類物質的反應體系含水質量百分數1%時，生物柴油產品質量收率達98%，催化劑重復使用4次后生物柴油產品質量收率仍達83%，當反應體系含水質量百分數達10%時，生物柴油產品質量收率仍達65%。