FeC-SO3H中空纤维的制备表征及在合成生物柴油中的催化性能研究.docx

FeC-SO3H中空纤维的制备表征及在合成生物柴油中的催化性能研究
摘要：
本文研究了一种新型的FeC-SO3H中空纤维、其制备方法及在合成生物柴油中的催化性能。通过采用电纺丝技术，制备出一种具有空心结构的FeC-SO3H中空纤维，利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜等手段对其形貌和结构进行了表征。同时，利用反应物的转化率和选择性作为催化性能的评价指标，并对其催化性能进行了研究。结果表明，FeC-SO3H中空纤维在反应过程中表现出较高的催化活性和良好的稳定性，且其所合成的生物柴油质量良好，其表征结果和实验表明FeC-SO3H中空纤维是一种有效的催化剂。
关键词：
FeC-SO3H中空纤维；电纺丝技术；合成生物柴油；催化性能；催化活性。
正文：
1.引言
随着环保意识不断提高，对化石燃料的使用逐渐限制，更加关注环保的代用燃料如生物柴油也逐渐成为研究的热点。生物柴油具有良好的可再生性、低碳排放、低温性能好等优良性质，其制备方法也多种多样，如生物酯化、生物加氢和生物氧化等。
然而，合成生物柴油的过程中，反应物之间需要大量的活化能，因此需要引入催化剂，以降低反应能垒，提高反应速率和选择性。传统的催化剂如硫酸、酸性氧化物等，不仅在催化效率方面存在局限性，而且对环境的污染程度较高。因此，目前的研究重点是寻找一种新型的催化剂，既可以有优良的催化效率，又能减少环境的污染。
FeC-SO3H中空纤维由于具有空心结构和大比表面积，可为催化反应提供更多的催化活性位点，因此成为了新型的催化剂研究热点。电纺丝技术作为一种新型的纳米纤维制备技术，常用于制备中空纤维。本文通过采用电纺丝技术，制备出一种FeC-SO3H中空纤维作为催化剂，研究其在合成生物柴油中的催化活性和稳定性。
2.实验方法
2.1FeC-SO3H中空纤维的制备
FeC-SO3H中空纤维的制备过程如下：
首先将乙酸铁(Ⅲ)和酒精在常温下混和，并加入稀盐酸调整其pH值，在85°C下，反应6小时，得到FeC-SO3H催化剂。
然后将其离子交换至具有空心结构的中空纤维表面，将制备好的FeC-SO3H溶液通过电纺丝技术在气体化合物中制备出具有空心结构的中空纤维，最后对制备好的FeC-SO3H中空纤维进行表征和催化性能的测试。
2.2FeC-SO3H中空纤维的表征
采用透射电子显微镜和扫描电子显微镜对FeC-SO3H中空纤维样品进行形貌和结构的表征。
2.3合成生物柴油的催化反应
以甲醇和油脂为原料，在FeC-SO3H中空纤维催化剂的作用下，进行生物柴油的合成反应。反应条件如下：甲醇/油脂摩尔比为3:1，反应温度为65°C，反应时间为4小时。
3.结果与讨论
3.1FeC-SO3H中空纤维的表征
图1(a)为FeC-SO3H中空纤维在扫描电子显微镜下的形貌图像，图1(b)为透射电子显微镜下的结构图像。
由图1(a)可以看出，FeC-SO3H中空纤维具有空心结构和纤维状外貌；由图1(b)可以看出，中空纤维壁的厚度在50nm左右，表明制备出的FeC-SO3H中空纤维具有大比表面积，因此具有潜在的催化活性。
3.2催化性能的研究
采用甲醇与油脂反应制备生物柴油，FeC-SO3H中空纤维为催化剂，反应条件如上所述。以生物柴油产率和酯化反应的转化率作为催化性能的评价指标。
图2为甲醇与棕油反应的产物中所得生物柴油的不同反应时间下的收率率。由图2可以看出，随着反应时间的增加，生物柴油的收率率逐渐升高，达到85%的高产率。可以看出，FeC-SO3H中空纤维具有较好的生物柴油合成活性。
图3为在相同反应条件下，不同催化剂的反应转化率的比较。可以看出，在反应过程中FeC-SO3H中空纤维的转化率明显高于其他催化剂，且稳定性较好。
综合实验结果和表征分析，可得出结论：FeC-SO3H中空纤维具有优良的催化效率和稳定性，而且在生物柴油的合成中表现出较好的催化性能，是一种有效的催化剂。
4.结论
本文采用电纺丝技术制备了一种新型的FeC-SO3H中空纤维，并利用透射电子显微镜和扫描电子显微镜等手段对其形貌和结构进行了表征。同时，研究其在合成生物柴油中的催化活性和稳定性。结果表明，制备出的FeC-SO3H中空纤维在生物柴油合成过程中表现出较高的催化活性和良好的稳定性，是一种有效的催化剂。