[发明专利]一种球状结构固体碱KF/MgO-CeO2催化合成生物柴油的方法

权利要求书

1.一种球状结构固体碱KF/MgO-CeO₂，其特征是：

（1）所述的球状结构固体碱KF/MgO-CeO₂中，KF与MgO-CeO₂载体的质量比为0.05~0.175，MgO-CeO₂载体中Mg与Ce质量摩尔的比为0.1~10:1；

（2） 所述的球状结构固体碱KF/MgO-CeO₂的颗粒直径为15~27nm，比表面积为52~76m²/g，碱度pKa为9.3~15.0；

（3）所述的球状结构固体碱KF/MgO-CeO₂中，除了存在O₂^- 强碱活性催化中心外，还存在KMgF₃强碱活性催化中心。

2.如权利要求1所述的球状结构固体碱KF/MgO-CeO₂，其特征是：所述的球状结构固体碱KF/MgO-CeO₂中，KF与MgO-CeO₂载体的质量比为0.75~0.15，MgO-CeO₂载体中Mg与Ce质量摩尔的比为0.5~5:1。

3.制备如权利要求1所述的球状结构固体碱KF/MgO-CeO₂的方法，其特征是：先用本身具有一定碱性的稀土金属氧化物CeO₂掺杂MgO，通过共沉淀结晶、焙烧，形成具有稳定球状结构的MgO-CeO₂载体，再浸渍负载KF后焙烧，在MgO晶型破坏过程中产生晶格缺陷，KF和MgO之间发生相互作用，生成新的强碱物种KMgF₃，进而提供强碱活性催化中心，具体方法如下：

将Mg(NO₃)₂·6H₂O、Ce(NO₃)₃·6H₂O按照0.1~10:1的摩尔比溶解在去离子水中形成总摩尔浓度为0.1~0.25mol/L的溶液A，将NaOH溶解在去离子水中形成0.5~1.5mol/L的溶液B，搅拌状态下将溶液B缓慢加入到溶液A中，直到混合溶液的pH值在9.5~10.5之间，再在40~50℃下搅拌混合4~6h，胶静置2~4h并冷却到5~20℃，将所形成的沉淀抽滤，滤饼用醇、水质量比0.5~1:1的混合液洗涤成中性，在80~100℃干燥8~12h，再置于箱式马弗炉中以1.5~3℃/min的升温速率升至400~600℃焙烧4~6h，冷却后即制得所述的球状结构的MgO-CeO₂载体，直径5~28nm，比表面积59~94m²/g；

将KF、以上所制备的球状结构MgO-CeO₂载体、浸渍剂按照0.05~0.175:1:5~20的质量比加入到聚四氟乙烯烧杯中，在40~60℃浸渍搅拌4~6h，再升温到55~70℃，蒸发回收浸渍剂后，将剩余所得的淡黄色粉末状固体在80~100℃干燥8~12h，再置于箱式马弗炉以1.5~3℃/min的升温速率升至350~450℃焙烧4~6h，冷却后，即制得如权利要求1所述的球状结构固体碱KF/MgO-CeO₂；

所述浸渍剂为无水甲醇、无水乙醇中的任意一种；

所述350~450℃焙烧温度低于通常金属氧化物载体负载KF产生强碱活性位点所需500~700℃的焙烧温度。

4.将权利要求1所述的球状结构固体碱KF/MgO-CeO₂用于催化长链油脂与醇类物质合成生物柴油的方法，其特征是：反应原料醇类物质与油脂的摩尔比5~30:1、球状结构固体碱催化剂与油脂质量比0.01~0.09:1、反应温度60~90℃、反应时间4~8h，反应结束后冷却至室温，离心分离下层催化剂后，将上层液体用饱和食盐水充分洗涤3次，静置分层，下层为甘油、未反应醇类物质与饱和食盐水混合物，上层为淡黄色液体，将上层淡黄色液体通过旋蒸回收其中少量的醇类物质，将旋蒸后的浓缩物质再离心分离回收上层液体即为目标产物生物柴油，生物柴油收率最高达99.7%，将第一、二次离心分离后的下层催化剂沉淀过滤，滤饼用无水甲醇洗涤3次，80~100℃恒温干燥箱中干燥12h，再以1.5~3℃/min的升温速率升至300~400℃焙烧4~6h，作为催化剂备下次重复使用，所述油脂包括大豆油、蓖麻油、菜籽油、地沟油、棕榈油，所述醇类物质包括甲醇、乙醇。