[发明专利]一种齿轮状生物柴油催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种齿轮状生物柴油催化剂及其制备方法。本发明采用类石墨相氮化碳(g‑C₃N₄)作为模板剂，制备具有孔结构的Ca/Al/La生物柴油催化剂。即将三聚氰胺焙烧后制备g‑C₃N₄，然后将CaCl₂、Al(NO₃)₃·9H₂O、La(NO₃)₃·6H₂O和g‑C₃N₄分散在水中，分散过后，将NaOH溶液缓慢滴到混合溶液中，继续反应一段时间后，置于烘箱中反应，然后进行抽滤、干燥和焙烧，成功制得孔结构的Ca/Al/La生物柴油催化剂。本发明的催化剂具有较大的比表面积，活性点位多，因此具有很高的催化活性，催化剂的使用量仅为生物质油质量的0.5％‑2％，能够重复使用。

技术领域

本发明具体涉及一种齿轮状生物柴油催化剂及其制备方法，属于化工技术领域。

背景技术

随着世界经济的不断发展，人类对能源的需求越来越大，在对于原油的使用过程中会造成很大的环境污染，同时世界上的石化能源也面临即将枯竭的严重问题，因此寻找一种能够再生的绿色能源已经成为当务之急，生物柴油很有希望来代替化石生物柴油。但是在制备生物柴油的过程中，传统的催化剂强酸强碱过度的使用，仍然会对环境产生严重的污染，这些现象的出现，严重违背了我们当初设计生物柴油环境友好型的原则，因此寻找一种能够重复利用、产率高的、环境无污染的催化剂亟待解决。

目前，生物柴油的制备主要以酯交换反应为主，催化剂的种类也是多种多样，可以采用酸、碱和生物酶催化等。但是在实践的过程中，强酸强碱过渡使用对环境造成严重污染，酶催化剂的价格较为昂贵，很难实现工业化的生产，而且催化剂使用量过大会引起皂化反应，产物分离困难。

发明内容

为解决现有技术中催化剂的环境污染、重复利用率低、产物难以分离等的问题，本发明的目的在于提供一种齿轮状生物柴油催化剂及其制备方法，本发明的催化剂具有齿轮状结构，其比表面积大，活性点位多；用于将生物质油和甲醇反应制备生物柴油，催化效率高，能够反复重复的使用。

本发明的技术方案具体介绍如下。

一种齿轮状生物柴油催化剂的制备方法，具体步骤如下：

(1)称取三聚氰胺置于马弗炉中焙烧，得到类石墨相氮化碳g-C₃N₄；

(2)将类石墨相氮化碳g-C₃N₄在水中搅拌后，再加入CaCl₂、Al(NO₃)₃·9H₂O和La(NO₃)₃·6H₂O搅拌溶解，得到混合溶液；

(3)将NaOH溶液滴加到混合溶液中后，继续搅拌，再放入烘箱中静置，最后过滤、洗涤、烘干；

(4)将烘干的固体置于管式炉中焙烧，得到齿轮状Ca/Al/La生物柴油催化剂。

本发明中，步骤(1)中，焙烧升温速率为3℃/min-10℃/min。

本发明中，步骤(2)中，g-C₃N₄和水的质量比为1：80；二价金属离子和三价金属离子的摩尔比为3：1～8：1，两种三价金属离子的摩尔比例为1:1。

本发明中，步骤(3)中，NaOH溶液的浓度为0.5-2mol/L，NaOH溶液滴加到混合溶液后，pH值的范围为8-12。

本发明中，步骤(3)中，烘箱内的温度为55～65℃。