[發明專利]一種用于催化合成生物柴油的復合金納米材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201911331381.0
• 申請日: 2019-12-21
• 公開（公告）號: CN110961099A
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 楊大鵬;劉佳迪;劉明煥
• 申請（專利權）人: 泉州師范學院
• 主分類號: B01J23/52
• 分類號: B01J23/52;B01J35/10;C11C3/10;C10L1/02
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 饒文君;蔡學俊

本發明公開一種用于催化合成生物柴油的復合金納米材料及其制備方法，屬于納米材料技術領域。該復合金納米材料的是以廢棄的各類蛋殼作為載體負載氯金酸金粒子；再以煅燒將氯金酸原位還原為金納米顆粒，從而制得。其制備方法包括：蛋殼預處理；蛋殼載體的制備；金離子吸附；金納米顆粒的原位還原。該復合金納米材料活性高，催化生產生物柴油效率高，具有廣闊的應用前景，其制備方法簡單、原材料來源豐富、成本低廉價。

技術領域

本發明屬于納米材料技術領域，具體涉及一種用于催化生產生物柴油的復合金納米材料及其制備方法。

背景技術

近年來，由于資源的枯竭和溫室氣體的排放，化石燃料等地球有限資源的利用被廣泛認為是不可持續的。這是將生物質能轉化為生物柴油作為替代能源的一個重要原因。生物柴油是一種清潔燃燒的燃料，因為與石油燃料相比，生物柴油可降解、無毒、無硫、無芳香。這種新的能源可以來自可再生的資源，如植物油，包括棕櫚、向日葵、油菜籽、菜籽油和大豆。為適應生物柴油的生產和應用，研究開發了直接利用植物油、微乳液、熱解和酯交換等多種改性技術。其中，酯交換法是生產生物柴油最常用的方法，它涉及到植物油的醇解反應來生產生物柴油和甘油。通常，酯交換反應是基于均相催化劑，如NaOH, KOH及其醇氧化合物，非均相催化劑和酶催化劑。最近的研究主要集中在非均相催化劑的使用上，因為非均相催化劑可以簡化生產和凈化步驟，反應后，催化劑從有機相轉移到水相。常用的非均相催化劑有CaO、ZnO、Al₂O₃、MgO、TiO₂、沸石類和無機非均相催化劑。但非均相催化劑酯交換反應過程中由于三相擴散導致的反應速率較低，催化效率很低，需要進一步提高。

蛋殼的重量約占蛋總重量的10%，蛋殼是食品加工和制造工廠產生的重要固體廢物。以中國為例，據統計，每年約有400萬噸的產量，并在未來繼續增長。近年來，蛋殼作為附加值產品的應用已經進行了大量的研究。蛋殼的主要成分為CaCO₃，是一種很好的多孔鈣基材料。將納米結構固定在固定載體上，不僅克服了單純納米顆粒團聚的問題，而且拓寬了其應用范圍，特別是在多孔鈣基材料存在下合成金屬納米材料是一種很有前途和有益的方法，由于多孔鈣基材料具有良好的生物相容性和緩釋性能，其作為金屬納米顆粒載體的應用受到了廣泛的關注。并且只需在高溫下煅燒，CaCO₃就能分解成我們所需要的CaO，包裹金納米得到復合納米材料。

本發明基于蛋殼負載金納米粒子得到CaO包裹金納米材料的復合納米材料作為非均相催化劑。該非均相催化劑能有效地提高體表面積的活性和效率，以豆油和甲醇為酯交換原料合成生物柴油，與無機催化劑相比效果有明顯提升。其制備過程簡單易行，原料廉價易得，綠色環保。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于催化生產生物柴油的復合金納米材料及其制備方法。本發明以蛋殼為載體，蛋殼負載金離子，經高溫煅燒原位還原制得復合金納米材料。該復合金納米材料能有效催化生產生物柴油。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種用于催化生產生物柴油的復合金納米材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）蛋殼預處理：收集廢棄的蛋殼；將收集的蛋殼用去離子水反復洗滌后，在室溫條件用清水浸泡1～3個小時，自然晾干；放干燥箱里干燥；

（2）蛋殼載體的制備：將步驟（1）中處理的蛋殼用粉碎機打碎，過200目篩，取過篩的蛋殼粉末浸泡在NaOH溶液中處理10～30 min，然后用去離子水洗滌3～5遍后，烘干，得蛋殼載體；

（3）金離子吸附：稱取1～3g步驟（2）所得的蛋殼載體加入10～50 mL的氯金酸溶液，于室溫下攪拌3～12 h，將金離子吸附至蛋殼載體上；