离子液体催化制备生物柴油的研究进展

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1、离子液体催化制备生物柴油的研究进展摘要：生物柴油作为一种可再生的清洁能源，以其良好的环境效应受到越来越多的关注。采用离子液体催化制备生物柴油，符合绿色化学的要求，有着诱人的工业化前景。综述了离子液体催化制备生物柴油的优势、机理和现状。对于存在的问题：离子液体载体效应以及多尺度结构对催化活性影响不明确，离子液体催化剂的酸性对催化活性不明确等提出了解决方案，对离子液体催化制备生物柴油的研究方向进行了展望。关键词：生物柴油；酯交换；离子液体Abstract：Biodieselhasrecentlyattractedmuchattentionasanenvi

2、ronmentallyfriendlyandrenewableenergy.Ionicliquidsarepromisingcatalystsfortheproductionofbiodiesel，whichmeettherequirementsofgreenchemistryshowingattractiveprospectforindustrialization.Thispaperprovidesareviewontheadvantages，mechanismandcurrentsituationforbiodieselproductioncat

3、alyzedbyionicliquids.Inaddition，themainexistingproblemsforbiodieselproductioncatalyzedbyionicliquidsarealsodiscussed，andpossiblesolutionsfortheseproblemsareproposed.Prospectsforfutureresearchinbiodieselproductioncatalyzedbyionicliquidsarepresented.Keywords：biodiesel；transesteri

4、fication；ionicliquids正文：随着全球性能源短缺与环境恶化的日益严重，控制汽车尾气排放、保护人类赖以生存的自然环境战略的角度出发，积极探索发展替代燃料及可再生能源势在必行，生物柴油就是其中一种[1]。生物柴油是一种新型的、无污染的可再生能源[2]，其燃烧性能可与传统的石化柴油媲美，燃烧排放出的尾气中有害物质比传统石化柴油降低50%。因此，生物柴油的研究和应用引起世界各国的广泛关注[3]。离子液体[4-6]作为一种新型的环境友好溶剂和液体酸催化剂，它同时拥有液体酸的高密度反应活性位和固体酸的不挥发性，其结构和酸性具有可调性，催化剂和产

5、物易分离，热稳定性高，其物理化学性能很大程度上取决于应用的阴阳离子种类，是真正意义上可设计的绿色溶剂和催化剂。采用离子液体组装固体酸催化剂制备生物柴油，符合绿色化学的要求，是当前国际上公认的绿色化学工艺，成为国内外竞相开发的热点[7-9]，有着诱人的工业化前景。此外，我国植物油脂资源丰富，原料易得，此生物柴油的发展还将有望对我进展与述评国的农业和能源的发展起到巨大的推动作用。本文作者结合近几年离子液体催化制备生物柴油的研究进展，围绕离子液体催化剂的优势、该体系的反应机理和目前该体系存在的问题以及解决的方案等方面展开评述。一、离子液体催化制备生物柴油的

6、优势目前生物柴油的制备方法一般是通过酯交换反应生产。酯交换法主要有酸催化酯交换、碱催化酯交换、酶法催化酯交换、多相催化酯交换、均相体系催化酯交换和超临界酯交换。酶法中甲醇易导致酶失活，且反应过程中生成的副产物甘油易附着在脂肪酶表面，使反应难以进行。传统的化学法通常采用强酸（硫酸）或强碱（KOH和NaOH）作催化剂，是均相催化反应过程，反应条件相对温和，反应速率快，但这些催化剂具有强腐蚀性，反应结束后需对它们进行中和和分离等后续处理，工艺流程长，生产成本增加，还存在废水和废渣排放等环境污染问题[10]。虽然采用非均相固体酸、碱作催化剂可克服均相强酸和强

7、碱催化剂的不足，但非均相催化剂存在催化活性低、反应速率慢甚至催化剂失活等问题。植物油酯交换制备生物柴油的催化剂大多采用固体酸和固体碱[11-16]，尽管可以避免液体酸碱的难分离问题，避免了废水和废渣排放等环境污染问题。但是由于生物柴油的原料甲醇和油脂相溶性差，在固体碱催化的酯交换过程中，反应体系为液-液-固相界接触。为提高相界接触面积，离子液体可用于酯交换过程中，以达到增溶和催化的目的。离子液体催化剂有一系列优良特性，如低蒸气压、宽液态温区、与反应物具有良好的相溶性、操作处理方便、可循环使用、分子具有可设计性、相转移催化等特性[4-5]。离子液体催化

8、反应条件温和，催化剂容易分离且可重复使用，容易采用自动化连续生产，对设备无腐蚀，对环境无污染，因此采用离子液