[发明专利]固体超强酸催化制备低残余酸羧酸酯的合成方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及精细化工技术领域，具体地说，是一种固体超强酸催化制备低残余酸羧酸酯的合成方法。

【背景技术】

随着石油资源的日益枯竭，寻找新的能源已成为当今人类面临的一大难题，而生物柴油是一种能够替代石油燃料的可再生能源，从而为人类解决能源问题提供了一种途径。中国每年产生大量的地沟油，而地沟油作为一种高度败坏的废弃油脂，其中含有大量的游离脂肪酸。将其用于生物燃料的原料，不仅价格低廉，而且能解决地沟油泛滥的问题，其直接使用碱性催化剂会产生皂化反应，消耗大量的碱性催化剂，而传统的酸性催化剂对于设备的腐蚀情况严重，并且不能重复使用，固体超强酸用于催化酯化反应有效的解决了设备腐蚀的问题，同时能将其中的脂肪酸转变为生物能源。

传统的酸催化剂对于设备具有巨大的腐蚀作用，而且不易回收，固体超强酸SO₄^2-/Fe₃O₄@SiO₂/TiO₂/Sm³⁺作为一种新型的催化剂，它的特点在于它不仅具有与液体酸相媲美的催化效率，而且具有易于分离，对设备没有腐蚀性和毒性、使用过程安全环保等众多优点。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种固体超强酸催化制备低残余酸羧酸酯的合成方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种固体超强酸催化制备低残余酸羧酸酯的合成方法，其特征在于，其具体步骤为：

(1)磁性纳米颗粒Fe₃O₄的合成：

称取2.7g六水合三氯化铁溶于100mL乙二醇，搅拌得到黄色透明液体，加入7.2g无水乙酸钠，室温搅拌30min，装入反应釜内于200℃下反应7-9h，优选为8h，得到磁性纳米颗粒Fe₃O₄；

(2)Fe₃O₄@SiO₂的制备：

称取1gFe₃O₄颗粒，用乙醇清洗，分散在320mL乙醇、80mL水和3mL氨水中超声30min，加入10ml正硅酸乙酯，室温下机械搅拌12h，磁力沉降，然后倒出未反应的溶液；在400℃，真空的条件下，煅烧2h；煅烧完成后，研磨制得Fe₃O₄@SiO₂；

(3)Fe₃O₄@SiO₂/TiO₂的制备：

将酞酸丁酯、硝酸、无水乙醇和去离子水按照30∶1∶12∶1质量比配制成100mL TiO₂溶胶后，将1g Fe₃O₄@SiO₂加入；然后超声30min，再静置3h，保证反应完全，磁力沉降，然后倒出未反应的溶液；将包覆好的Fe₃O₄@SiO₂/TiO₂颗粒置于500℃，真空的条件下进行煅烧；煅烧2h后取出，进行研磨；并用无水乙醇和去离子水反复超声清洗3次后，研磨、烘干，制得Fe₃O₄@SiO₂/TiO₂；

(4)SO₄^2-/Fe₃O₄@SiO₂/TiO₂/Sm³⁺的制备：

分别用0.5mol/L、1.0mol/L、1.25mol/L、1.75mol/L、2.0mol/L的硫酸溶液作溶剂，配制0.05mol/L、0.07mol/L、0.09mol/L、0.12mol/L、0.16mol/L的Sm₂(SO₄)₃的硫酸溶液，将制得的Fe₃O₄@SiO₂/TiO₂用含有活性组分的浸泡液浸渍14h，磁分离后红外烘干得催化剂前驱体，将前驱体放入马弗炉内，分别在500℃下焙烧3h，活化得到固体超强酸，放与真空干燥器里备用。