[发明专利]生物柴油催化剂X-Ca-Zn-Al-O及制备方法

说明书

生物柴油催化剂X‑Ca‑Zn‑Al‑O及制备方法。本发明以铈或镧或锂、钙、锌、铝的硝酸盐为原料，尿素为沉淀剂，经均匀沉淀、过滤、水洗、干燥、焙烧制得X‑Ca‑Zn‑Al‑O固体碱催化剂。对催化剂前驱体进行了TG表征，对催化剂进行了碱强度、碱位量及BET、XRD及SEM表征，对催化剂制备过程发生的物理化学变化以及催化剂表面性质与其催化活性之间的关系进行了分析。以蓖麻油甲醇解反应为探针反应，以蓖麻油转化率为催化剂活性评价指标，采用单因素试验考察了制备条件对催化剂活性的影响，找到了制备固体碱催化剂的优化工艺。

技术领域

本发明涉及生物柴油固体碱催化剂，具体为生物柴油催化剂X-Ca-Zn-Al-O及制备方法。

背景技术

能源短缺、环境污染已经成为影响人类可持续发展的两大障碍，尤其是发达国家和高速发展的发展中国家，这两个问题的严峻性更加突出。解决的主要办法是寻找可再生的清洁能源，这样既可解决能源短缺问题、又可解决由于矿物能源燃烧带来的环境污染问题。生物柴油属可再生清洁能源，近年来受到世界各国的普遍重视。目前对生物柴油的研究主要集中在绿色催化剂的研发，其中固体碱是近年来的研究热点。学术界对负载型固体碱（CaO/载体、KOH/载体、KOH/CaO/C、Ca(OH)₂-NaOH/膨润土、K₂CO₃/载体、Na₃PO₄/MgO、Na₂SiO₃/Fe₃O₄、NaAlO₂/Al₂O₃），KF掺杂型固体碱，复合氧化物型固体碱进行了广泛的研究。总的来看，前两类固体碱催化活性较高，但碱溶解流失较多，重复使用性能较差；后一类固体碱催化活性稍差，但碱溶解流失少，重复使用性能较好。

由于碱土金属氧化物CaO、MgO，两性金属氧化物ZnO、Al₂O₃，储量丰富、价格便宜、催化性能优异，近年来被生物柴油界作为催化剂或催化剂载体广为研究和应用。这些氧化物有经预处理后直接用于制备生物柴油的，如：高温焙烧的CaO；也有经过改性后用于合成生物柴油的，如：溴乙烷-CaO、溴化苄-CaO、硝酸铵-CaO；但大部分是彼此相互组合、或跟别的氧化物组合制成金属复合氧化物用作生物柴油催化剂的，如：Mg-Al-O、Ca-Al-O、Ca-Mg-O、Ca-La-O、Ca-V-O、Ca-Zr-O、Li-Mg-O、Mg-La-O、Mg-Zn-O、Ca-Mg-Al-O、Zn-Mg-Al-O、Ca-Al-Fe-O及Ca-Mg-Zn-Al-O。通过复配组合可以制备出能同时兼顾几种氧化物优点的综合性能较佳的金属复合氧化物催化剂。使用此类催化剂可以明显提高生物柴油原料的适应性，大幅降低碱活性组分流失，这对拓宽生物柴油原料选择范围、减轻生物柴油后处理工艺、提高催化剂的重复使用性能、降低生物柴油生产成本具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于通过复配组合可以制备出能同时兼顾几种氧化物优点的综合性能较佳的金属复合氧化物催化剂。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种生物柴油催化剂X-Ca-Zn-Al-O，X=Ce、La或者Li；

当X=Ce时，n(Ce):n(Ca):n(Zn):n(Al)=0.1~0.5:2~5:1~4:1~2；

当X=La时，n(La):n(Ca):n(Zn):n(Al)=(2.31~9.24)×10^-4:3~4:2~3:2；