采用高温浸渍法,通过Ce3+、Ti4+和浓硫酸磺化反应对多壁纳米碳管进行了改性处理,制备了Lewis酸型固体酸催化剂Ce3+-Ti4+-SO2-4/MWCNTs,并采用透射电镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱、吡啶吸附红外光谱、X射线荧光光谱、X射线衍射光谱和NH3程序升温脱附等多种测试技术对催化剂的物理化学特性和结构特征进行了表征。以Ce3+-Ti4+-SO2-4/MWCNTs为油酸与甲醇经酯化反应合成生物柴油的催化剂,对其催化性能进行了研究。结果表明,当醇油物质的量比为12：1,催化剂与反应物质量比为1%,反应温度为65℃,反应5 h,油酸转化率为93.4%。催化剂Ce3+-Ti4+-SO2-4/MWCNTs在重复使用八次后,油酸的转化率仍为80.8%,由此表明其具有较高的催化活性和稳定性。高催化活性和稳定性是因为,纳米碳管的C 1s结合能较一般炭材料低,使得电子在其管状结构中的流动和逃逸非常容易,从而有助于负载于纳米碳管之上的活性组分之间发生强烈的相互作用,最终促使Ce3+和Ti4+分别与SO2-4形成稳定的配位键,增大催化剂的晶化程度,并使SO2-4与纳米碳管结合的更加牢固,增强了催化剂的稳定性,减少了催化剂中活性组分的流失。最后,由于SO2-4与Ce3+的强相互作用,在不增加纳米碳管表面缺陷的情况下,改变了Ti4+-SO2-4中表面原子的化学状态,使得S6+离子和Ti4+离子的吸电子能力增加,使催化剂以Lewis酸性活性位为主,避免了SO2-4/MWCNTs 因为以Br?nsted酸位为主,而在富含水的反应介质中,由于水合反应而降低其催化活性的现象发生。
生物柴油 多壁纳米碳管 Lewis酸型固体酸 酯化反应 配位键