[發(fā)明專利]磁性固體酸催化劑的制備方法及應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010771535.4
• 申請日: 2020-08-04
• 公開（公告）號: CN111804319B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發(fā)明（設計）人: 蔣平平;聶志欣;劉德開;代注頂;王涵穎
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: B01J27/199
• 分類號: B01J27/199;B01J37/34;B01J37/08;B01J37/02;C07C67/08;C07C69/58
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所(普通合伙) 32104
• 代理人: 時旭丹;張仕婷

磁性固體酸催化劑的制備方法及應用，屬于催化劑制備技術領域。本發(fā)明分別采用一鍋法和兩步法兩種方法制備了兩種負載磷鎢酸的磁性固體酸催化劑。分別是，一鍋法制備的磁性氧化鋯負載磷鎢酸的催化劑HPW/Fesubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;@ZrOsubgt;2/subgt;和兩步法制備的磁性二氧化硅負載磷鎢酸的催化劑HPW/Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;@SiOsubgt;2/subgt;。這種磁性固體酸催化劑具有較大的催化比表面積、適宜的孔道結構，有利于反應物在催化劑表面的吸附、傳質與表面反應，并將其用于長鏈脂肪酸的酯化反應中，得到了較好的效果。將這兩種催化劑進行催化活性測試，利用油酸和甲醇的酯化反應作為探針反應，均具有良好的油酸轉化率,酯化催化活性較優(yōu)。

技術領域

本發(fā)明涉及兩種磁性固體酸催化劑的制備方法及應用，其在長鏈脂肪酸的酯化反應中表現(xiàn)出了較好的催化活性，屬于催化劑制備技術領域。

背景技術

近幾十年來，隨著化石燃料的減少，污染物和溫室氣體排放不斷增加，世界面臨著嚴重的能源和環(huán)境危機，這導致人類迫切地要為環(huán)境和社會尋求新的可替代和可持續(xù)的燃料。生物柴油作為一種清潔、高效、純天然的能源，可最大限度地減少對化石燃料的依賴，并且由于其具有環(huán)保性、無毒性和生物降解性而日益受到人們的青睞。目前制備生物柴油常用的方法是利用酯化或酯交換反應，而在合成生物柴油過程中，低成本原料油如廢食用油、動物脂肪、棕櫚脂肪酸餾分油等引起了人們的研究興趣，但是這些類型的原料中含有大量的游離脂肪酸，不適合與堿性催化劑一起使用，會導致皂化問題的產生。因此在制備生物柴油的反應中，常常用到酸催化劑。

在傳統(tǒng)的酯化反應中，通常使用具有高酸強度的均相酸催化劑如鹽酸、硝酸、濃硫酸和磷酸等，但是這些催化劑存在一些不足，比如難以實現(xiàn)重復利用、催化劑穩(wěn)定性差、設備腐蝕嚴重等，不僅會造成生產成本的增加還會造成一系列環(huán)境問題，不符合綠色化學的理念。因此，利用磺化碳和硫酸金屬氧化物等固體酸催化劑可以解決上述問題。多相固體酸催化劑因為其易分離、可再生、不需要凈化、對環(huán)境的影響小等優(yōu)點比均相催化劑更受歡迎，解決了傳統(tǒng)酯化反應中的諸多難題。

近些年來出現(xiàn)了很多固體酸催化劑的合成路線，用于催化長鏈脂肪酸的酯化反應。在這些固體酸催化劑中，雜多酸具有很大的應用潛力。雜多酸是陰離子金屬氧簇的質子化形式，其中具有Keggin型結構的H_n[XM₁₂O₄₀](其中X代表雜原子，如Si^IV,?P^V;而M=?Mo^VI,W^VI)型雜多酸是最具有代表性的一種雜多酸。而雜多酸在極性溶劑中具有極高的溶解度，限制了其作為多相催化劑的應用。因此許多學者探究了用于負載這種雜多酸的不同載體，以達到將其應用于多相催化反應中的目的，如介孔MCM-41二氧化硅、氧化鋯或氧化鋁等都受到了研究者極大的關注。盡管這種將雜多酸固載于載體上的方法能夠在一定程度上解決催化劑在非均相體系中使用的問題，但是仍然存在催化劑較難從反應體系中分離的缺點。為此，許多研究者開發(fā)出在催化劑材料中同時引入磁性的方法。因此，制備具有磁性的酸性固體酸催化劑用于非均相催化是一種行之有效的催化劑合成方向。