[发明专利]一种生物柴油的白云石复合铈固体碱催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种生物柴油的白云石复合铈固体碱催化剂及其制备方法与应用，制备方法为将白云石粉末煅烧后浸渍到硝酸铈溶液中充分混合，浸渍后产物水浴加热搅拌至干燥后，重新煅烧激活得到白云石复合铈固体碱催化剂。该制备方法将白云石煅烧后再浸渍形成钙镁氢氧化物，在进一步煅烧过程中形成气体逸出物料体系，使制备的白云石复合铈催化剂的比表面积增加，有利于提高其催化酯交换的效率。此外铈的复合降低了白云石中活性组分CaO的浸出率，提高了催化剂稳定性。

技术领域

本发明属于催化剂制备技术领域，具体涉及一种生物柴油的白云石复合铈固体碱催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

生物柴油是一种可再生燃料，可通过植物原料油与短链醇的酯交换反应制得，与常规柴油燃料有着相似甚至更优的理化指标，生物柴油的使用可减少有害物质如SO_x、CO和颗粒物等排放，是一种典型的绿色能源。大力发展生物柴油对于缓解煤、石油、天然气等化石燃料带来的能源危机以及环境污染问题意义重大。生物柴油的生产方法一般涉及均相的强酸如HCl和H₂SO₄或者强碱如KOH、NaOH。其中，酸性催化剂设备腐蚀性强，且催化酯交换温度高、能耗大、所需甲醇量大。均相碱催化活性高、性能强，但不能重复使用，且产物净化会产生大量废水。以CaO为代表的固体碱具有易与产物分离、催化效果好等优点，成为人们关注的重点。

白云石是一种天然碳酸盐矿物，储量多、分布广，且高温煅烧后的主要成分为钙镁氧化物，可用于催化酯交换生产生物柴油，但活性组分氧化钙易浸出到甲醇相中，造成催化剂失活。现有公开专利CN102824903A报道以白云石为原料，以C3-C11的脂肪酸为模板剂，合成脂肪酸复合物，经焙烧后得到的固体碱催化剂，其比表面积较高。现有公开专利CN102430400A将天然钙基原料白云石与C2-C22脂肪酸混合后经高温煅烧得到催化活性较高的固体碱催化剂。现有公开专利CN101041130A报道了多孔性物质如海泡石、氧化铝，碱土金属可溶性盐如钙、镁可溶性盐，稀土金属可溶性盐如镧、铈可溶性盐，三者按一定质量比混合浸渍，再经干燥、焙烧、研磨过筛获得高活性固体碱催化剂，可多次重复使用。现有公开专利CN108295834A报道了以纳米氧化钙和七水氯化铈、尿素为原料，十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂，经水热反应后锻烧制备而成的以CeO₂为核、以CaO为壳的核壳型高效催化剂，多次循环使用之后仍具有很高的催化活性。

综上所述，目前已有技术中，白云石复合脂肪酸等制备所得催化剂比表面积高、催化活性高，但在催化酯交换过程中钙易浸出，催化剂重复使用不理想。现有技术中，有白云石基复合型催化剂的相关报道，但其催化剂制备过程操作复杂，生产成本高。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种生物柴油的白云石复合铈固体碱催化剂及其制备方法与应用。该催化剂以来源广泛成本低廉的白云石为原料，制备得到可重复使用性高的固体碱催化剂，且制备操作简单、催化活性高。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种生物柴油的白云石复合铈固体碱催化剂的制备方法，包括：

将白云石粉末煅烧；

将上述煅烧后白云石粉末浸渍到铈盐溶液中充分搅拌；

将浸渍后物质进行水浴加热、干燥、二次煅烧，即得到白云石复合铈固体碱催化剂。

本申请研究发现：与其他稀土金属不同，铈特殊的电子结构(核外电子排布为4f¹5d¹ 6s²，其电子能够更容易的在5d和4f轨道之间跃迁)和化学性质(酸碱双性)能够改变白云石碱性位点，降低白云石中活性组分CaO的浸出，提高催化剂稳定性和催化酯交换的性能。