镧改性钙基固体碱催化剂的优化制备及催化酯交换的分子模拟

发布时间：2022-10-15 13:40

　　生物柴油被证实可以替代石化柴油直接被发动机使用,其具有可再生、原材料容易获得、污染性小等优点。目前生物柴油工业主要将均相碱催化剂用于实际生产,但该过程会消耗大量水清洗,并且催化较高酸值的油脂时容易发生皂化等不良反应。镧钙基固体碱催化剂已被证实具有优异的酯交换催化性能、良好的稳定性和卓越的耐酸性能,但是其存在制备方法复杂、制备成本较高、孔结构不发达等缺点。本文在国家自然科学基金（51876106）、山东省重点研发计划（2018GGX104027）以及山东大学青年学者未来计划项目（2015WLJH33）资助下,分别通过浸渍法和水热法制备了镧复合白云石固体碱和埃洛石纳米管负载镧钙固体碱催化剂,并成功利用两种催化剂生产生物柴油。本文优化了催化剂的制备条件,并通过 XRD、XRF、XPS、ATR-FTIR、N2-吸附解吸、CO2-TPD、NH3-TPD、SEM-EDS、Hammett指示剂等系统的表征手段,从微观的角度解释了催化剂的催化性能。同时,本文优化了镧钙固体碱催化剂催化酯交换反应的工艺条件,研究了催化剂的循环利用性能。最后,本文以密度泛函理论为基础,探究了镧掺杂钙基固体碱催化剂吸附甲醇和... 

【文章页数】：98 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号说明
1 绪论
    1.1 生物柴油的发展意义与现状
        1.1.1 发展意义
        1.1.2 国外发展现状
        1.1.3 国内发展现状
    1.2 生物柴油主要制备工艺
        1.2.1 直接混合法
        1.2.2 微乳液法
        1.2.3 高温裂解法
        1.2.4 酯交换法
    1.3 酯交换催化剂发展现状
        1.3.1 均相酸催化剂
        1.3.2 固体酸催化剂
        1.3.3 均相碱催化剂
        1.3.4 生物酶催化剂
        1.3.5 固体碱催化剂
    1.4 基于DFT的生物柴油催化剂吸附研究现状
    1.5 主要研究内容
2 实验研究与计算
    2.1 实验原材料
    2.2 仪器与设备
    2.3 实验与研究
        2.3.1 催化剂制备方法
        2.3.2 酯交换反应方法
        2.3.3 生物柴油产率测定
    2.4 催化剂表征
    2.5 分子模拟计算方法
        2.5.1 DFT简介
        2.5.2 近似方法
    2.6 本章小结
3 镧-白云石固体碱催化剂制备及催化酯交换性能研究
    3.1 引言
    3.2 催化剂制备与表征
        3.2.1 催化剂的制备
        3.2.2 催化剂的表征
    3.3 酯交换反应与工况参数优化
        3.3.1 酯交换反应
        3.3.2 不同因素对于生物柴油收率的影响
    3.4 催化酯交换反应动力学计算
    3.5 催化剂循环利用性能
    3.6 生物柴油理化指标
    3.7 本章小结
4 埃洛石负载镧钙催化剂制备及催化酯交换性能研究
    4.1 引言
    4.2 催化剂的制备与应用
        4.2.1 催化剂的制备
        4.2.2 酯交换反应
    4.3 催化剂的表征
    4.4 催化剂性能研究
        4.4.1 不同载体负载镧钙催化剂研究
        4.4.2 镧添加量的影响
        4.4.3 催化剂的耐酸性能
    4.5 催化剂循环利用性能
    4.6 生物柴油的理化指标
    4.7 本章小结
5 镧钙复合物固体碱催化酯交换的分子模拟
    5.1 引言
    5.2 计算方法和模型
    5.3 镧掺杂前后CaO表面性质分析
    5.4 镧掺杂前后CaO表面甲醇吸附研究
        5.4.1 吸附构型、吸附能和解离活化能
        5.4.2 态密度分析
        5.4.3 电荷布局分析
    5.5 镧掺杂前后CaO表面乙酸吸附研究
        5.5.1 吸附构型和吸附能
        5.5.2 态密度分析
        5.5.3 电荷布局分析
    5.6 本章小结
6 全文总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 论文创新点
    6.3 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间主要成果
学位论文评阅及答辩情况表


【参考文献】：
期刊论文
[1]Sr掺杂对CaO（100）表面吸附甲醇影响的分子模拟[J]. 厉志鹏,牛胜利,赵改菊,韩奎华,李英杰,路春美,程屾.  燃料化学学报. 2020(02)
[2]生物燃料的应用现状综述及展望[J]. 曹其政.  机电一体化. 2018(Z1)
[3]巴西发展清洁能源的政策与实践[J]. 王磊.  全球科技经济瞭望. 2017(10)
[4]埃洛石纳米管管内结构改造及其性能的研究[J]. 马智,董俊杰,李英乾,朱伟佳,刘焕焕,何康康.  硅酸盐通报. 2017(08)
[5]固体碱催化制备生物柴油研究进展[J]. 李佳琦,陈晓晖,魏可镁.  工业催化. 2013(07)
[6]非均相催化剂在制备生物柴油中应用[J]. 杜雪丽,谷克仁,马磊,闫晓松.  粮食与油脂. 2013(07)
[7]MCM-41负载碳化蔗糖及磷钨酸非均相催化餐饮废油制备生物柴油[J]. 马晓东,李文静,申东美,欧阳峰.  中国油脂. 2013(06)
[8]超声波浸渍法制备V2O5-WO3/TiO2选择性催化还原脱硝催化剂[J]. 郭坤,宋存义,常冠钦,张闻涛.  环境工程. 2013(02)
[9]美国生物燃料问题与趋势[J]. 程薇.  石油炼制与化工. 2013(02)
[10]酯交换法制备生物柴油反应机理的研究进展[J]. 张萍波,韩秋菊,范明明,杨静,李斯斯,蒋平平.  石油化工. 2012(09)

博士论文
[1]煤基固体酸的优化制备及催化合成生物柴油特性研究[D]. 于贺伟.山东大学 2019
[2]造纸白泥固体碱催化酯交换生产生物柴油的特性及机理研究[D]. 李辉.山东大学 2016

硕士论文
[1]碳基固体酸催化剂的调控制备及催化酯化生产生物柴油的性能研究[D]. 唐新程.山东大学 2019
[2]废弃油脂热裂解制备高品质燃料油的研究[D]. 赵佳平.中国林业科学研究院 2015
[3]非均相碱催化制备生物柴油的研究[D]. 王祎.天津大学 2013
[4]酯交换法制备生物柴油的工艺条件与基础物性的研究[D]. 刘文凤.中国石油大学 2008
[5]固体碱催化甲醇与菜籽油酯交换合成生物柴油[D]. 张家仁.华中科技大学 2006



本文编号：3691410