一种生物柴油催化剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种生物柴油催化剂的制备方法，其特征是：将重量百分比为有机酸65-70％，聚乙烯醇20-35％，醋酸锌5-8％混合搅拌后形成混合液；通过静电纺丝仪在电压为10kV、喷丝头与接收装置距离20-25cm、供料流速3-4ml/1h、电纺温度35-40℃下将混合液电纺制备成纳米纤维；将纳米纤维放入马弗炉中高温煅烧，有机酸为乙酸、丙酸、丁酸以1：1：1比例的混合物，所述的煅烧时，煅烧温度为300-400℃，并保持1-2小时，所述的催化剂表面积大于约220m2/cm3。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，其特征是：将重量百分比为有机酸65-70％，聚乙烯醇20-35％，醋酸锌5-8％混合搅拌后形成混合液；通过静电纺丝仪在电压为10kV、喷丝头与接收装置距离20-25cm、供料流速3-4ml/1h、电纺温度35-40℃下将混合液电纺制备成纳米纤维；将纳米纤维放入马弗炉中高温煅烧，有机酸为乙酸、丙酸、丁酸以1：1：1比例的混合物，所述的煅烧时，煅烧温度为300-400℃，并保持1-2小时，所述的催化剂表面积大于约220m2/cm3。【专利说明】
本专利技术涉及。
技术介绍
现有的各种金属氧化物已在化学反应体系中用作催化剂、催化剂载体、吸气剂等。在这些应用中，它们的化学特性和形态是重要的，还有它们的制造容易性和经济性。尤其感兴趣的一个应用领域是在含碳燃料的燃料处理系统中。含碳燃料为每单位碳包含至少 0.9氢并可包含杂原子如0、N和/或S的那些。典型地，这类燃料为烃或醇。燃料处理系统利用与水和氧气的反应将含碳燃料催化转化成富氢燃料流。一氧化碳和水通过水煤气变换(WGS)反应转化成二氧化碳和氢气是这些系统中的基本步骤。使用这类催化剂优先氧化(PROX)WGS产物也是工艺中的一部分，如在为燃料电池提供氢燃料中。工业上，铁-铬催化剂(通常被助催化)用作高温变换催化剂，铜-锌氧化物催化剂经常包含氧化铝和其它产物为有效的低温变换催化剂。这些催化剂用于燃料处理系统不太理想，因为它们要求小心地还原活化，并在活化后被空气不可逆地损坏。 生物柴油是指以动植物油脂为原料，与低碳醇经过酯交换反应而得到的长链脂肪酸酯类化合物，它具有十六烷值高、硫含量低、可被生物降解等优点，是一种柴油替代燃料。工业化生产生物柴油的方法，一般采用苛性碱(如NaOH、Κ0Η等)为催化剂进行酯交换反应。该方法对设备的抗酸碱腐蚀能力要求高，催化剂分离过程复杂，需要经过酸中和、洗涤、静置(或离心)分离等系列步骤，产品洗涤过程中产生大量的含盐废水。 氧化锌(ZnO)是一种宽禁带半导体材料，其禁带宽度为3.2eV。随着氧化锌颗粒尺寸减小，其禁带宽度逐渐增加。如10nm氧化锌颗粒的禁带宽度为4.5eV，它对波长为280-400nm紫外光具有非常强的吸收能力。基于它的这一特殊性质，氧化锌不仅被广泛应用于太阳能电池、气体探测器、压电器件、陶瓷材料和涂料等领域，而且作为光催化材料降解污水中的有机污染物。纳米氧化锌(ZnO)在紫外可见光照射下，受激产生高能电荷-电子-空穴，空穴分解催化剂表面吸附的水产生氢氧自由基，电子使其周围的氧还原成活性离子氧，进而将吸附在催化剂表面的有机污染物氧化分解成无二次污染的产物产物(如C02、H20)从而达到除污目的。 为克服液体催化剂存在的上述问题，通常酯交换催化剂可以用固体碱。固体碱是指向反应物给出电子的固体。作为催化剂，其活性中心具有极强的供电子或接受电子的能力，它有一个表面阴离子空穴，即自由电子中心由表面02-或02-0H组成。使用固体碱催化油脂酯交换时具有以下优点:(1)高活性、高选择性、产物纯度高，且易分离；(2)反应条件温和，对设备腐蚀性小，产生废液少，对环境污染低，催化剂可重复利用。但固体碱大多制备复杂、成本昂贵、强度较差、极易被大气中的C02、H20等杂质污染，且比表面积小。 常见的酯交换固体碱催化剂主要是碱土金属族氧化物固体碱。用于酯交换反应的碱催化剂容易因油脂中的水分和游离脂肪酸失活，因此，一般的工业过程对游离脂肪酸和水分的限制十分严格，要求水质量分数低于0.06%，酸值小于lmg.g-1。与碱土金属族氧化物固体碱不同，氧化锌不容易与空气中的水分或酸性气体作用，氧化锌催化剂具有很好的抗酸和抗水性能，在水质量分数高达20%和游离脂肪酸含量高达15%时，仍保持较高的反应转化率，可大幅度简化原料油的预处理和产品的分离纯化过程。 纳米氧化锌催化剂具有纳米材料的结构特点，与传统ZnO相比较.具有比表面积大、化学性高等特点。目前用于催化反应的纳米材料通常为粉体状，易团聚，使用时易损失，且回收较困难。而ZnO纳米纤维具有固定的形状和更好的机械强度，具有更好的操作性和易回收性，而且在高温煅烧时产生大量微孔，具有极大的比表面积，因此其反应活性极高。 目前为止，纳米氧化锌光催化剂的形态都是纳米颗粒形式。氧化锌纳米颗粒可以通过多种化学方法制备。如化学沉淀法、溶胶-凝胶法(Sol-Gel法)、微乳液法、水热合成法、激光诱导化学法、固相配位化学反应法、高分子网络凝胶法、超临界流体干燥法等。如通过直接沉淀法制备的平均粒径为20nm的氧化锌纳米颗粒以日光为光源，照射90min后，可以100%降解酸性黑234染料(丁士文等。直接沉淀法制备纳米ZnO及其光催化活性，无机化学学报，2002，18(10):1015)。紫外灯(λ max = 365nm)照射1小时后，粒径为44.7nm的ZnO颗粒对生活污水中的十二烷基苯磺酸钠的C0D去除率为44.1 %。但众所周知，纳米粉体易团聚，使用时易损失，且回收困难，这些缺陷在一定程度上限制了它的实际应用。为了克服这些缺点，研究者通过溶胶-凝胶法，以铝箔为载体的由颗粒大小为52nm组成的纳米氧化锌薄膜光催化剂，在可见光照射3小时后，可以降解污水中40%的苯酚。据报道这种薄膜型的氧化锌光催化剂便于回收重复利用。(Peng F等，Preparat1n of aluminumfoil-supported nano-sized ZnO thin films and itsphotocatalytic degradat1nto phenol under visible light irradiat1n， Materials Research Bulletin，2006，41(11):2123)。如果把ZnO制成纳米纤维，并以纤维膜的形式收集，同样能较好地克服纳米氧化锌颗粒不易回收的缺点。因为由纳米纤维组成的一定厚度的膜具有固定的形状和较好的机械强度，所以该纳米纤维膜具有良好的可操作性和易回收的特点；同时，由于纳米纤维的直径与纳米颗粒的大小相当，且纳米纤维膜具有大量微孔结构，所以它保持了高比表面积的优点。因而纳米氧化锌纤维膜可以成为高效光催化剂。 静电纺丝是在高电压作用下，高聚物溶液或熔融体利用电场力形成一股带电的喷射流，从喷口喷出，形成固体纤维的过程。静电纺丝法作为制备连续、大比表面积和表面多孔结构的纳米纤维的主要方法，被认为是制备纳米纤维的最有效方法，与其他方法相比具有设备简单、操作容易以及高效等特点。 研究表明直径约为100-400nm的ZnO纳米纤维可以在水相体系中以聚乙烯醇(PVA)为载体，醋酸锌为前驱体通过静电纺丝技术制备(Wu Η等，Preparat1n of ZincOxide Nanofibers by Electrospinning, J.Am.Ceram.Soc., 2006,89 (2):699)。但是，已有的研究仅报道了 ZnO纳米纤维的制备及结构，而对ZnO纳米纤维的应用包括光催化剂方面应用却未见涉及。而且，如何制备直径小于100nm的纳米纤维也未见尝试。众所周知，纳米ZnO材料不同于体材料的特殊性质如光电性和光催化性随其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物柴油催化剂的制备方法，其特征是：将重量百分比为有机酸65‑70％，聚乙烯醇20‑35％，醋酸锌5‑8％混合搅拌后形成混合液；通过静电纺丝仪在电压为10kV、喷丝头与接收装置距离20‑25cm、供料流速3‑4ml/1h、电纺温度35‑40℃下将混合液电纺制备成纳米纤维；将纳米纤维放入马弗炉中高温煅烧，有机酸为乙酸、丙酸、丁酸以1：1：1比例的混合物，所述的煅烧时，煅烧温度为300‑400℃，并保持1‑2小时，所述的催化剂表面积大于约220m2/cm3。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱忠良，
申请(专利权)人：朱忠良，
类型：发明
国别省市：江苏;32