固定化离子液体酸催化剂制备生物柴油

摘要

在生物柴油制备领域，均相催化剂催化酯化反应存在环境污染、回收难等问题，而非均相催化剂存在催化效率低、易失活等问题。本文设计环境友好的离子液体催化活性中心，通过键合法及聚合法成功制备出两类能够高效催化棕榈酸甲酯化的固定化离子液体。　　本文选择碳酸二甲酯作为脂肪酸酯分析的内标物，以气相色谱内标法为脂肪酸酯的分析方法，在此基础上，确定了酯化及酯交换反应产率的计算公式。为了筛选出较为高效的离子液体用于固定化，制备了稀基及磺酸基功能化离子液体1-(3-磺酸基)丙基-3-烯丙基咪唑硫酸氢盐、三氟甲磺酸盐及磷钨酸二氢盐离子液体，并对离子液体的结构进行了表征。将合成的三种离子液体应用于棕榈油转酯化反应，1-(3-磺酸基)丙基-3-烯丙基咪唑硫酸氢盐催化转酯化反应活性最高，在环境温度100 oC、醇油摩尔比为9、催化剂用量为10%wt的条件下反应8 h生物柴油产率为92.9%。　　本文考察了三种离子液体催化棕榈酸甲酯化反应活性，实验表明所合成的离子液体能够高效催化酯化反应，酯化产率均可达98%以上。采用键合法将三种离子液体固定于巯基改性的 SBA-15上，优化了载体改性及固定化条件，并通过SEM、FTIR、NMR及BET等分析手段对固定化催化剂进行了表征。其中，1-(3-磺酸基)丙基-3-烯丙基咪唑磷钨酸二氢盐固定化离子液体催化酯化能力最强，在催化剂用量为15%wt、醇酸摩尔比为9、反应温度为65 oC时反应8 h酯化产率可达88.1%，并可重复利用5次以上。　　本文通过聚合法，将1-(4-磺酸基)丁基-3-乙烯基咪唑聚合后与磷钨酸、硫酸及三氟甲磺酸反应制得一类固体酸催化剂，并通过 SEM、FTIR、NMR及 BET等分析手段对催化剂进行了表征。对于棕榈酸甲酯化反应，聚合物负载磷钨酸在低催化剂用量下展现出较好的催化活性并可重复使用5次以上，在催化剂用量为3%、醇酸摩尔比为18、反应温度为65 oC时反应8 h酯化产率可达94.1%。

目录

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第1章 文献综述

1.1 生物柴油

1.2 酯化或酯交换法制备生物柴油

1.3 离子液体催化剂

1.4 离子液体固定化

1.5 本文的主要研究内容

第2章 原料油及反应产物的分析方法

2.1 实验试剂与仪器

2.2 原料油的理化性质

2.3 脂肪酸酯分析方法

2.4 棕榈油酯交换产品的分析

2.5 棕榈酸酯化产品的分析

2.6 本章小结

第3章 离子液体催化棕榈油酯交换反应

3.1 实验试剂与仪器

3.2 离子液体的选取、制备及结构表征

3.3 离子液体催化酯交换反应

3.4 本章小结

第4章 SBA-15负载离子液体及催化性能测试

4.1 实验试剂与仪器

4.2 离子液体的固定化及过程优化

4.3 SBA-15负载离子液体的表征

4.4 固定化离子液体常压催化棕榈油酯交换反应

4.5 SBA-15负载离子液体（SILs）催化棕榈酸酯化反应

4.6 本章小结

第5章 离子液体聚合物及催化性能测试

5.1 实验试剂与仪器

5.2 离子液体聚合物的制备思路

5.3 离子液体聚合物的制备

5.4 离子液体聚合物催化能力测试

5.5 离子液体聚合物的表征及分析

5.6 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢