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文献综述
1.1引言
生物柴油是指由动植物油脂与醇经过酯交换反应得到的脂肪酸单烷基酯,最典型的是脂肪酸甲酯。相较传统的石化能源,其硫及芳烃含量低、闪点高、十六烷值高、较好的低温发动机启动性能、具有良好的润滑性、具有可再生性及可降解性,可部分添加到化石柴油中。随着环境保护和石油资源枯竭两大难题越来越被世界各国所关注,生物柴油开始成为新能源研究和开发的热点。由于生物柴油具有环保性和可再生性,引起了世界发达国家,尤其是石油资源贫乏国家的高度重视。
生物柴油的合成方法可以分为物理法和化学法。物理法包括直接混合法和微乳化法虽简单易行,但存在十六烷值较低,为分散的多相体系,稳定性较差的问题。所以,在目前工业生产中常采用化学法制备生物柴油。化学法包括高温热裂解法和酯交换法。此外,还有酯化法,即小分子醇与自由脂肪酸的酯化反应制备生物柴油,该法在通常是使用浓硫酸做催化剂,虽然转化率较高,但对设备腐蚀较严重,且难以分离。而离子液体作为一种新型催化剂,在酯化反应中表现较好的选择性和转化率,但作为均相催化剂,在回收和重复使用方面存在一定的问题;MOF材料作为具有较大比表面积和孔隙率的多孔晶体材料,将离子液体修饰到其表面所制得的催化剂,可以解决离子液体自身所存在的问题,从而提高生物柴油的产率,降低成本。
1.2离子液体
1.2.1离子液体简介
离子液体是由有机阳离子和有机(无机)阴离子组成的低温下呈液态的盐,具有液程宽、无蒸汽压、催化活性高、调变容易、可设计性强、理化性质稳定等性能[1,2]。作为一种新型的绿色催化剂,其物理化学性质很大程度取决于其所用的阴阳离子,在酯化反应、硝基化、烷基化、迈克尔加成、Diels-Alder等不同反应中表现出良好的催化活性[3-7]。相较传统催化剂,离子液体具有更好的转化率和选择性。而固载化离子液体在保留均相性质的同时还具有非均相催化剂的性质,是真正意义上的可设计的绿色溶剂和催化剂,因此它具有取代传统催化剂的潜力。
1.2.2离子液体的种类
当前研究的离子液体[8]的正离子可以分为4类:烷基季铵离子[NRxH4-x] 、烷基季磷离子[PRxH4-x] 、1,3-二烷基取代的咪唑离子或N,N-二烷基取代的咪唑离子,简记为[R1R3im] ,N-烷基取代的吡啶离子记为[RPy] 。
根据负离子的不同可将离子液体分为两大类:一类是卤化盐(正离子为上述4种) AlCl3(其中Cl也可用Br代替),当AlCl3的物质的量分数时呈碱性;=0.5时呈中性;>0.5时呈酸性。此类离子液体具有离子液体的许多优点,但也存在一定的缺点,其对水极其敏感,需要在完全真空或惰性气氛下进行处理和应用。此外因AlCl3在遇水的情况下会放出HCl,对皮肤会造成一定伤害。
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