[发明专利]一种碳基磁性固体酸催化剂及其在生物柴油制备中的应用

权利要求书

1.一种碳基磁性固体酸催化剂，通过以下方法制备得到：

(1)合成碳基磁性材料C@Fe：

①配制10～50g/L的羧甲基纤维素钠溶液和1.0～4.0mol/L的Fe³⁺溶液；

②在搅拌条件下，取1体积份羧甲基纤维素钠溶液缓慢加入到相同体积份Fe³⁺溶液中，螯合3h，然后过滤出沉析固体，洗涤至中性并干燥；

③干燥后的沉析固体研磨过筛并置于Fe³⁺溶液中浸泡3h，m_固体：m_Fe³⁺：V_水＝10～20g/5.6～22.4g/100mL，再经过滤、洗涤、干燥；

④干燥后的固态物在400～600℃条件下煅烧2h，研磨后过40目筛制得碳基磁性材料C@Fe；

(2)合成碳基磁性固体酸催化剂：

①取碳基磁性材料C@Fe均匀混合在10～50g/L的羧甲基纤维素钠溶液中，然后缓慢加入到91～364g/L的Zr²⁺水溶液或56～224g/L的Fe³⁺水溶液中；m_磁性材料：V_CMC溶液：V_Zr²⁺_溶液/Fe³⁺_溶液＝1～5g/200mL/200mL；Na⁺离子被Zr²⁺或Fe³⁺置换生成羧甲基纤维素锆或羧甲基纤维素铁，并对磁性材料进行包埋；反应溶液静置3h，过滤出固体材料，洗涤至中性并干燥；

②干燥后的固体材料与浓度为98％的硫酸按照m_固体：V_浓硫酸＝1～10g/100mL的质量体积比混合，在100～200℃条件下磺化10～24h，过滤，用80℃以上热水洗涤至中性，冷冻干燥后过200目筛，即获得所需碳基磁性固体酸催化剂。

2.根据权利要求1所述的碳基磁性固体酸催化剂，其特征在于：所述的Fe³⁺由相应的可溶性盐提供，包括硫酸铁。

3.根据权利要求1所述的碳基磁性固体酸催化剂，其特征在于：所述的Zr²⁺由相应的可溶性盐提供，包括氯氧化锆。

4.权利要求1所述的碳基磁性固体酸催化剂在生物柴油制备中的应用，具体包括以下步骤：

(1)将油与低碳醇按n_油:n_醇＝1mol/10～40mol的摩尔比在反应瓶中混合，然后按照相对于油3～10wt％的剂量加入所述的碳基磁性固体酸催化剂；

(2)密封反应瓶，在50～150℃反应1～12h；

(3)反应结束后，上层是醇和副产物，中层为生物柴油，催化剂位于下层，使用外磁场从下层产物中分离回收磁性固体催化剂以备再次利用。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：所述的油为市售的或者是工业生产的、可食用的或者不可食用的植物油，或是长链的脂肪酸。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：所述的油为大豆油、小桐子油或油酸。

7.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：所述的低碳醇包括甲醇。

8.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：所述的外磁场是电磁铁设备或者永磁铁中的一种。