[发明专利]一种稀土元素掺杂的钙基磁性固体碱催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种稀土元素掺杂的钙基磁性固体碱催化剂，所述固体碱催化剂的制备方法包括如下步骤：(1)制备NiFe₂O₄磁核；(2)制备活性前驱体；(3)制备固体碱催化剂。本发明制得的催化剂具有活性高、重复性好和易分离等特性，符合绿色化学的要求，有着诱人的工业化前景。

技术领域

本发明涉及固体碱催化剂技术领域，尤其是涉及一种用于合成碳酸甘油酯的稀土元素掺杂的钙基磁性固体碱催化剂及其制备方法。

背景技术

为了尽量减少化石燃料燃烧而产生的CO₂，寻找环境友好的替代能源已经成为全球讨论的主题。生物柴油具有与化石燃料相似的物理化学及燃料特性成为全球新能源开发的热点。甘油为生物柴油产业的主要副产物，生物柴油产业的快速发展使甘油市场过饱和，严重威胁其工业竞争力。因此，将甘油为转化为高附加值化学品的研究和应用引起世界各国的广泛关注。

碳酸甘油酯作为一种极具附加值的化学品，具有可燃性低、毒性小、沸点高、可生物降解等优点可以广泛的应用于各种领域。碳酸甘油酯可以作为化妆品的重要成分，可用于制造涂料、生物树脂、缩水甘油，也可作为各种聚合物单体，具有很好的工业应用前景。

氧化钙作为一种廉价易得的固体碱，应用于酯交换反应具有高活性、成本低及低毒等优点，近几年在酯交换催化领域的广泛得到应用。然而氧化钙在水分及CO₂存在的情况下不稳定并且甘油与之反应之后难以与产物分离、催化剂重复利用性差制约其催化制备碳酸甘油酯的工业化进程。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明申请人提供了一种稀土元素掺杂的钙基磁性固体碱催化剂及其制备方法。本发明制得的催化剂具有活性高、重复性好和易分离等特性，符合绿色化学的要求，有着诱人的工业化前景。

本发明的技术方案如下：

一种稀土元素掺杂的钙基磁性固体碱催化剂，所述固体碱催化剂的制备方法包括如下步骤：

(1)制备NiFe₂O₄磁核；

(2)制备活性前驱体；

(3)制备固体碱催化剂。

所述制备NiFe₂O₄磁核的方法为：

①将六水合硝酸镍、九水合硝酸铁与水混合，形成水溶液；

②向步骤①所得水溶液中滴加柠檬酸水溶液，边搅拌边滴加，滴加完成后，继续搅拌0.5～3h，之后加热至90～120℃，形成凝胶产物；

③将步骤②制得的凝胶产物于130℃烘箱中干燥8～12h，之后置于马弗炉中，以2～5℃/min的焙烧速率进行焙烧，焙烧温度700～900℃，焙烧时间2～5h，焙烧完成后于马弗炉中降温，降温至50～200℃取出所得的棕红色粉末，制得所述NiFe₂O₄磁核。

步骤①中所述六水合硝酸镍与九水合硝酸铁的摩尔比为1:1～6；所述水溶液中九水硝酸铁溶液的浓度为0.3～1.5mol/L。步骤②中所述柠檬酸水溶液的浓度为1～5mol/L。

所述制备活性前驱体的方法为：

①将无水氯化钙、含稀土元素的盐加入水中形成水溶液；

②将步骤(1)制得的NiFe₂O₄磁核超声分散于上述水溶液中，机械搅拌下缓慢滴加1～4mol/L的NaOH溶液形成沉淀，当溶液pH值为10～11时停止滴加，滴加完后，继续搅拌回流0.5～3h，而后停止搅拌升温至65～75℃保持12～18h；