[发明专利]一种磁性复合纤维素基固体酸催化剂的制备及其应用

权利要求书

1.一种磁性复合纤维素基固体酸催化剂的制备方法，其特征在于，先制备纤维素溶液、磺化氧化石墨烯和四氧化三铁纳米颗粒，然后将三种物质均匀混合通过反相悬浮法，固定化成球，最后制备出一种磁性复合纤维素基固体酸催化剂；具体制备过程如下：

1)磁性复合纤维素基固体酸催化剂制备；

1.1)纤维素的溶解：纤维素投入到离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯酸盐中，85～95℃条件下机械搅拌10h，得到纤维素溶液；

1.2)磺化氧化石墨烯的制备：氧化石墨通过Hummers法制备得到，超声得到氧化石墨烯；将无水对氨基苯磺酸加入到浓度为2％的氢氧化钠溶液中，在热水浴中使之溶解，之后冷却至室温；加入亚硝酸钠，溶解后，在搅拌下将该混合物溶液滴入装有冰水和浓盐酸的烧杯中，使温度控制在0℃，当出现对氨基苯磺酸重氮盐的白色沉淀后，继续搅拌反应15min,得到对氨基苯磺酸重氮盐；将对氨基苯磺酸重氮盐逐渐滴加到氧化石墨烯的悬浮液中，在冰浴条件下持续搅拌2～4h后用去离子水洗涤至中性，最后得到磺化氧化石墨烯，在60℃真空干燥箱中充分干燥即可；

1.3)磁性四氧化三铁纳米颗粒的制备：以FeCl₂·4H₂O和FeCl₃·6H₂O为原料采用化学沉淀法合成Fe₃O₄纳米粒子，首先按Fe³⁺与Fe²⁺的摩尔比为2:1的比例称取计算量的铁盐和亚铁盐混合溶解在水中，然后在高速搅拌下缓慢加入氨水溶液至pH值为9～10，水洗至中性得到磁性四氧化三铁纳米颗粒，干燥待用；

1.4)磁性复合纤维素基固体酸催化剂的制备：接下来将制备的四氧化三铁纳米颗粒和磺化氧化石墨烯混合物超声分散，和碳酸钙一起加入纤维素溶液中充分混合，将混合液加入到油酸钾和司班60分散30min的300ml～400ml变压器油中从室温升至80℃～90℃用高速搅拌机机械搅拌2.5h～3.5h使其形成复合球的形态，再用无水乙醇和盐酸重复洗涤复合微球，直至盐酸制孔完全，废液pH为酸性，随后使用磁铁分离，所得的复合介孔微球即为磁性复合纤维素基固体酸催化剂，最后，将催化剂真空干燥至恒重；

2)生物柴油的制备：

将一定量的油脂，甲醇和磁性复合纤维素基固体酸催化剂加入反应瓶中，搅拌作用下回流反应一段时间后，在外加磁场的作用下将催化剂从反应混合物种分离经乙醇洗涤干燥回收，反应液移至分液漏斗中加入正己烷和水萃取，静置分层，上层相生物柴油(脂肪酸甲酯)和正己烷，经真空蒸馏回收正己烷，得到生物柴油再采用GC-MS进行产率分析。

2.按照权利要求1所述的一种磁性复合纤维素基固体催化剂的制备及其应用，其特征在于：其中步骤1.1)中所述的纤维素来源为棉花。

3.按照权利要求1所述的一种磁性复合纤维素基固体催化剂的制备及其应用，其特征在于：其中步骤1.2)中所述的无水对氨基苯磺酸、亚硝酸钠、氧化石墨烯的质量比为1：0.4：1。

4.按照权利要求1所述的一种磁性复合纤维素基固体催化剂的制备及其应用，其特征在于：其中步骤1.2)中所述的氧化石墨烯悬浮液的浓度为10mg/ml。

5.按照权利要求1所述的一种磁性复合纤维素基固体催化剂的制备及其应用，其特征在于：其中步骤1.2)中所述浓度为2％的氢氧化钠溶液、冰水、浓盐酸、氧化石墨烯溶液的体积比为1：2：0.2：10。

6.按照权利要求1所述的一种磁性复合纤维素基固体催化剂的制备及其应用，其特征在于：其中步骤1.4)中所述的磁性纤维素、碳酸钙、磺化氧化石墨烯、四氧化三铁纳米颗粒的质量比为1：1.6：0.01～0.1：0.3～0.4。

7.按照权利要求1所述的一种磁性复合纤维素基固体催化剂的制备及其应用，其特征在于：其中步骤1.4)中所述的油酸钾和司班60的质量比为1：4。