题目：非均相催化剂的制备及其在酯交换合成生物柴油中的应用

生物柴油是典型的生物可再生替代能源。均相酸、均相碱催化酯交换法制备生物柴油面临工艺复杂、成本高、环境污染严重等问题；固体酸、固体碱非均相催化法虽然克服了上述缺点，但催化活性低，其应用受到限制。高催化活性非均相催化剂的设计是目前制备生物柴油的关键技术之一。本论文制备了两类非均相催化剂，采用TGA-DSC、XRD、SEM、BET、NH3-TPD、CO2-TPD等手段对其结构进行了表征，并对这两类催化剂在酯交换法制备生物柴油中的催化活性与结构关系进行了研究。
1、将废弃鸡蛋壳在不同的温度下进行焙烧，所得的物质作为固体碱催化剂在常压下进行催化合成生物柴油的实验。研究了制备方法对蛋壳催化剂的结构和活性的影响，并对工艺条件进行了优化。实验发现废弃鸡蛋壳的焙烧温度严重影响此催化剂的催化活性，大于800 ℃时所得催化剂具有最高的活性。在醇油摩尔比9∶1，催化剂用量3%，反应温度65 ℃和反应时间3 h条件下，生物柴油的产率达到98%。此外，对催化剂的重复使用性进行了研究，实验结果表明循环使用13次后此催化剂催化活性没有明显下降。本研究以废弃的鸡蛋壳为原料制备了高活性的固体催化剂并用于生物柴油的合成，这不仅大大降低了生物柴油的生产成本，而且使废弃鸡蛋壳作为一种有价值的资源而得到利用。
2、采用沉淀法制备了Zr(HPO4)2（固体酸）、ZrPO（酸-碱双功能）和ZrPON（固体碱）催化剂。详细考察了这三种催化剂在酯交换法制备生物柴油反应中的催化性能。实验结果表明ZrPO具有最高的催化活性，其次是ZrPON，而固体酸Zr(HPO4)2催化剂具有最低的催化活性。锆磷氧类非均相催化剂的催化性能与其酸碱性密切相关，同时具有酸、碱催化位点的ZrPO由于酸碱协同催化作用表现出最高的催化活性。本研究给人们设计可用于生物柴油制备的高性能固体催化剂提供了一种新的思路。