[发明专利]一种催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种催化剂及其制备方法和应用，所述催化剂包括纳米碳管，以及键合在所述纳米碳管上的活性成分Ce⁴⁺_xTi⁴⁺_y(SO₄^2‑)_z，其中，x﹤y且2x+2y﹥z，该催化剂具有高催化活性和稳定性，是一种性能优良的生物柴油催化剂。所述催化剂的制备方法，包括如下步骤：S1、将纳米碳管、TiO₂、Ce(NO₃)₃·6H₂O、浓硫酸混合，得到混合物；S2、将所述混合物在150℃‑250℃加热处理，得到反应物；S3、将所述反应物过滤得到沉淀物，对所述沉淀物进行洗涤，制成所述催化剂。

技术领域

本发明涉及催化剂领域，具体涉及一种催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

生物柴油是一种清洁的可再生能源，越来越受到社会重视，很多国家都在大力推广生物柴油的应用。目前，生物柴油的合成原料主要有高脂肪酸含量的廉价废弃动植物油脂，其中，催化剂在合成生物柴油过程中有重要影响。固体酸催化过程是可逆过程，能同时催化酯化与酯交换反应，常用的固体酸催化剂不溶于反应体系中，反应后易于分离，能够简化后处理步骤。

中国专利文献CN103551178A公开了一种负载硫酸铈铵双介孔生物柴油催化剂，该催化剂以硫酸铈铵为活性成分，以具有双峰孔径分布的氧化硅为载体制备而成，利用硫酸铈氨的酯化催化活性和双介孔的特殊孔道结构增强活性组分的分散度，减少反应体系的扩散阻力。但是，该催化剂的水稳定性不足，催化效果不够理想。

中国专利文献CN 103316695A公开了一种新型碳基结构整体固体酸催化剂，以不锈钢材料为支撑材料，在其表面生长碳纳米管，获得一种酸位损失少的碳基结构固体酸催化剂。但是，该催化剂催化活性不高，且其制备工艺复杂难控。

因此，研究一种可同时催化酯化与酯交换反应，并且能在水和脂肪酸含量高的反应介质环境中保持高催化活性和稳定性的固体酸催化剂非常重要。

发明内容

为了克服现有技术中固体酸催化剂的缺点，本发明提出了一种催化剂及其制备方法以及其在生物柴油合成中的应用。所述催化剂能够在水和高脂肪酸环境中保持高催化活性和高稳定性，可重复使用。

本发明采用如下技术方案实现：

一种催化剂，包括纳米碳管，以及键合在所述纳米碳管上的活性成分Ce⁴⁺_xTi⁴⁺_y(SO₄^2-)_z，其中，x﹤y且2x+2y﹥z。

所述纳米碳管为多壁纳米碳管。

所述催化剂的制备方法，包括如下步骤：

S1、将纳米碳管、TiO₂、Ce(NO₃)₃·6H₂O、浓硫酸混合，得到混合物；

S2、将所述混合物在150℃-250℃加热处理，得到反应物；

S3、将所述反应物过滤得到沉淀物，对所述沉淀物进行洗涤，制成所述催化剂。

所述步骤S1中，使用如下重量份的原料：所述纳米碳管，1-5份；所述TiO₂，0.5-2份；所述Ce(NO₃)₃·6H₂O，0.3-2份；所述浓H₂SO₄，200-500份。

所述纳米碳管为多壁纳米碳管。