[发明专利]一种磁性磺化碳气凝胶及其制备方法与在生物柴油中的应用

说明书

本发明公开了一种磁性磺化碳气凝胶及其制备方法与在生物柴油中的应用，所述磁性磺化碳气凝胶制备方法为：将铁氧体纳米粒子负载在碳气凝胶上制备磁性碳气凝胶，通过重氮化反应制备磁性磺化碳气凝胶。制备得到的磁性磺化碳气凝胶用于催化反应中易于分离和回收。本发明所制备的磁性磺化碳气凝胶应用于催化酯交换反应制备生物柴油，可获得较高的生物柴油产率。

技术领域

本发明涉及环境功能材料及生物柴油领域，具体来说是涉及一种磁性磺化碳气凝胶及其制备方法与在生物柴油中的应用。

背景技术

随着世界经济持续、高速地发展，人类对能源的需求不断上涨，造成了石化能源的枯竭、温室气体的排放以及环境污染等问题。因此，寻找可持续的替代能源是世界范围的迫切的需求。生物柴油作为一种替代能源，由于其具有可再生、可生物降解、温室气体、致癌物质等有毒有害物质排放量少，燃烧性能理想，热值、燃烧稳定性等指标达到化石柴油标准以及理化性质与传统化石柴油相近等优点被认为是迄今为止化石柴油最好的替代品，在世界各国已经有了十分广泛的发展。

目前，合成生物柴油的酯交换反应主要是均相反应，通过液体酸、碱催化剂的作用下，酯交换反应速度快，生物柴油转化率高。但是，均相催化酯交换反应存在催化剂难以分离、不可回收、后处理复杂、腐蚀设备等缺点。因此，利用固体酸、碱为催化剂的多相催化酯交换反应制备生物柴油的环境友好工艺成为研究的热点。

碳气凝胶是一种具有3D骨架网络的新型碳材料，一般含有孔径小于2nm的微孔、2～50nm稳定的介孔，其比表面积很大且密度很低。研究如何对碳气凝胶加以改性和修饰，将其应用于高效催化酯交换反应制备生物柴油，对合成绿色催化剂应用于生物柴油领域具有重要价值。

发明内容

针对现有技术，本发明的目的之一是提供一种磁性磺化碳气凝胶的制备方法。

本发明的目的之二是提供采用上述方法制备得到的磁性磺化碳气凝胶材料。

本发明的目的之三是提供上述磁性磺化碳气凝胶材料在制备生物柴油中的应用。

本发明的目的之四是提供一种制备生物柴油的方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

首先，本发明提供了一种磁性磺化碳气凝胶的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)磁性碳气凝胶的制备：将铁氧体纳米粒子负载在碳气凝胶上制备磁性碳气凝胶；

(2)磁性磺化碳气凝胶的制备：采用重氮化反应制备磁性磺化碳气凝胶。

其次，本发明提供了采用上述方法制备得到的磁性磺化碳气凝胶材料。

再次，本发明提供了上述磁性磺化碳气凝胶材料在催化酯交换反应制备生物柴油中的应用。

最后，本发明提供了一种生物柴油的制备方法，该方法包括采用上述磁性磺化碳气凝胶材料进行催化酯交换反应制备生物柴油的步骤。

与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有如下有益效果：

(1)本发明将碳气凝胶进行磁性化和磺化修饰，得到磁性磺化碳气凝胶应用在制备生物柴油中，制备的磁性磺化碳气凝胶催化效率高，催化性能好。

(2)采用固体催化剂酯交换反应催化剂，易于与产品生物柴油分离，不需要中和洗涤除去催化剂等过程，从而不会产生大量的工业废水造成环境污染，产品后处理方便。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。