介孔氧化锆固体酸的制备及其在甘油醚化和调和燃料方面的应用

摘要

随着科学技术的发展和时代的进步，人们越来越关注由于快速发展所遗留下来的问题，尤其体现在环境保护和资源、能源的可持续利用方面。论文以介孔氧化锆固体酸复合氧化物的制备及表征为研究内容，重点研究催化剂的修饰，提高催化剂的活性，提高甘油醚化转化率的等问题；甘油醚化产物不经过任何处理直接作为甘油基-汽油-乙醇、甘油基-汽油调和燃料以及甘油基-柴油含氧添加剂的研究。相比与传统的液体酸催化剂，固体酸催化剂具有很多优势。首先是收率好，其次对设备不产生腐蚀，再次又可以多次重复使用，最后最重要的是与产物易分离，降低能耗；甘油醚体系作为含氧添加剂具有燃烧充分、减少尾气排放物中颗粒物、小分子烷基化合物、一氧化碳、一氧化氮和不受管制的醛类降低等优点。本论文研究工作分为三个方面。
　　第一部分主要是以八水氧氯化锆为锆源，聚乙二醇20000为模板剂，采用沉淀法，沉淀-浸渍法制备出 WO3/ZrO2。SO42-/ZrO2。MoO3/ZrO2。B2O3/ZrO2（WO3/ZrO2比表面积80.2m2/g，孔径16.0nm，孔体积0.3cm3/g）等一系列介孔固体超强酸，通过XRD，SEM，TEM，BET等一系列检测结果显示，负载量20％，煅烧温度650oC有较优的分散度和孔结构。
　　第二部分主要是以自制介孔固体酸 WO3/ZrO2，SO42-/ZrO2，MoO3/ZrO2。B2O3/ZrO2为催化剂，研究了在不需要额外溶剂添加下让甘油与叔丁醇以一定比例，在较温和条件下的反应，通过气相色谱等一系列检测结果显示，MoO3/ZrO2具有最佳的催化效果，最佳的催化条件是负载量20%，温度95oC，转速150rpm/min，叔丁醇:甘油=1:4，反应9h，生物质甘油利用率高达95%，甘油醚收率可达45%。
　　第三部分主要是在对叔丁基甘油醚体系反应产物不做任何处理的情况下与一定比例的汽油、乙醇混合，制备不同比例的甘油基-汽油-乙醇、甘油基-汽油调和燃料，通过对稳定性及理化性质的测试得到最佳的调和燃料比，通过一系列石油产品仪器检测结果表明，最佳调和含量为甘油基5%，乙醇10%，汽油85%或甘油基15%，汽油85%，通过检测，在无乙醇的情况下调和燃料的性能更加优异，可逐渐取代乙醇-汽油调和燃料；同时研究了甘油基作为柴油添加剂以及调和燃料的理化性质及稳定性，最佳添加剂含量为1-5%。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2生物质甘油深加工

1.3 介孔固体酸

1.4 调和燃料

1.5 课题研究的目的与主要内容

第二章介孔固体酸的制备及其表征

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 介孔固体酸的表征

2.4 表征结果与讨论

2.5 小结

第三章介孔固体酸用于多叔丁基甘油醚合成

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 产物分析

3.4 结果与讨论

3.5 小结

第四章 生物质调和燃料的制备及其理化性能的测试

4.1 前言

4.2 实验部分

4.3 结果检测

4.4 结果与讨论

4.5 小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

附录A 发表论文和科研说明情况