[发明专利]一种固体酸催化剂及其应用

权利要求书

1.一种固体酸催化剂，其特征在于，该催化剂为硫酸锆纳米粒子，粒径为30～900 nm，其是通过以下步骤制备的：

（1）将5 g八水合氯氧化锆溶于100 mL水，常温搅拌，待溶液澄清后，加入25%的氨水，将溶液的PH值调为8，得到氢氧化锆白色沉淀，过滤，用水洗涤至滤液中不含氯离子，80 °C干燥24小时，研磨成粉末待用；

（2）将2 g聚乙烯吡咯烷酮溶于40 mL乙二醇中，60°C搅拌，待溶液澄清后，加入0.5～4 g步骤（1）研磨好的氢氧化锆粉末，搅拌2 h，加入0.2 M H₂SO₄溶液3 mL，搅拌12 h，转移到聚合釜中，放入烘箱，烘箱温度设置180°C，12小时之后，冷却至室温过滤洗涤干燥，得到纳米硫酸锆原粉；

（3）将步骤（2）中得到的纳米硫酸锆原粉于马弗炉焙烧，升温速度1°C /min，650 °C下恒温5 h后得到产物纳米硫酸锆。

2.如权利要求1所述的固体酸催化剂，其特征在于，所述步骤（2）中加入的氢氧化锆粉末量为0.5 g，所制备出的催化剂硫酸锆纳米粒子分散性好，粒子形状为球形，粒径为30～50 nm。

3.如权利要求1所述的固体酸催化剂，其特征在于：所述步骤（2）中加入的氢氧化锆粉末量为1 g，所制备出的催化剂硫酸锆纳米粒子分散性好，粒子形状为椭球形或鸭梨形，粒径为500～900 nm。

4.如权利要求1～3所述的固体酸催化剂在游离脂肪酸制备生物柴油反应中的应用，其特征在于，包括以下步骤：采用所述固体酸催化剂纳米硫酸锆，以游离脂肪酸和低碳醇为原料；按游离脂肪酸和低碳醇的摩尔比为1：20～1: 100、固体酸催化剂与游离脂肪酸的质量比为0.05～0.3，放入油浴锅中加热至85°C～120°C，反应 6 h；反应结束后冷却至室温，过滤除去催化剂，得到粗品生物柴油；经水洗、干燥后再减压蒸馏除去低碳醇，得到产物生物柴油。

5.如权利要求4所述的固体酸催化剂在游离脂肪酸制备生物柴油反应中的应用，其特征在于，所述游离脂肪酸和低碳醇的摩尔比为1：40；固体酸催化剂与游离脂肪酸的质量比为0.2；反应温度为95℃。

6.如权利要求4所述的固体酸催化剂在游离脂肪酸制备生物柴油反应中的应用，其特征在于，所述游离脂肪酸为棕榈酸或油酸；所述低碳醇为甲醇或乙醇。