Page 64 - 《精细化工》2021年第1期

第 38 卷第 1 期 精 细 化 工 Vol.38, No.1
202 1 年 1 月 FINE CHEMICALS Jan. 2021

综论
纳米催化剂在生物柴油合成中的应用

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张秋云 ，李伟华 ，邓陶丽 ，张玉涛 ，李 虎
（1. 安顺学院 化学化工学院，贵州省土壤污染控制与修复工程技术中心，贵州 安顺 561000；2. 贵州
大学 精细化工研究开发中心，生物质资源综合利用国家地方联合工程实验室，贵州 贵阳 550025）
摘要：生物柴油作为一种可再生的绿色能源，是化石燃料理想的替代品。该文聚焦于纳米催化剂在生物柴油合
成中的应用，对常见的纳米催化剂的设计、制备、物化性质、催化行为及重复使用性等方面进行了综述。提出
了纳米催化剂在生物柴油合成中所面临的问题并展望其应用前景。
关键词：纳米催化剂；酯化反应；酯交换反应；生物柴油；重复使用性
中图分类号：TQ645; TQ426 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2021) 01-0054-08

Application of nanocatalysts for biodiesel synthesis

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ZHANG Qiuyun , LI Weihua , DENG Taoli , ZHANG Yutao , LI Hu
（1. School of Chemistry and Chemical Engineering, Engineering Technology Center of Control and Remediation of Soil
Contamination of Guizhou Science and Technology Department, Anshun University, Anshun 561000, Guizhou, China;
2. State-Local Joint Engineering Laboratory for Comprehensive Utilization of Biomass, Center for Research &
Development of Fine Chemicals, Guizhou University, Guiyang 550025, Guizhou, China）
Abstract: Biodiesel, as a renewable green energy, is an ideal substitute for fossil fuels. The application of
nanocatalysts in biodiesel synthesis is summarized. The design, preparation, physicochemical properties,
catalytic behavior and reusability of nanocatalysts are mainly reviewed. Finally, the currently existing
problems nanocatalysts in the synthesis of biodiesel are presented and their application prospect is pointed out.
Key words: nanocatalysts; esterification; transesterification; biodiesel; reusability

目前，中国的能源用量是煤占近 70%，石油占 动机的使用寿命，而高温热裂解法则需要高的能耗，
[6]
20%左右，天然气只占 1%~2%。然而，中国一年仅 对设备要求高，难以在工业上推广应用 。目前，
能开采约 2 亿 t 石油，而石油消耗量约是 5.5 亿 t， 酯化、酯交换是合成生物柴油最常用的方法，它是
近 65%的石油依靠进口；另外，伴随重质石油的更 将游离脂肪酸、甘油三酸酯（动植物油、废油等油
多利用以及机动车的大规模增加，由此引起的环境 脂的主要成分)与短链醇（如甲醇、乙醇）在液体酸、
污染、雾霾、气候变暖等负面问题也日趋严重 [1-2] 。 碱、异相酸、碱或酶等催化剂的催化下反应，转化
在如此严峻的形势下，开发新能源，解决中国能源 成脂肪酸烷基酯类（即生物柴油） [7-8] ，具体流程见
问题已刻不容缓。生物柴油作为一种燃烧性能与化 图 1。
石柴油非常类似的可再生生物燃料，具有无毒、可 使用液体酸、碱催化合成生物柴油具有反应速
降解、高闪点、高十六烷值等优点，已逐步走进大 度快、产率高等优点，是工业上成熟的生产方式，
众视野，在能源领域引起广泛关注 [3-5] 。 但反应后催化剂无法回收再利用，且纯化产品工艺
[9]
一般而言，生物柴油可通过微乳化、直接混合 繁琐，会产生大量废水，严重污染环境 。基于此，
稀释等物理合成方法，或高温热裂解及酯化、酯交 人们把目光转向异相催化体系，其中酶催化体系得
换等化学合成方法制得。但物理合成方法会影响发 到了一定的关注，但酶稳定性较差，易失活，且原

收稿日期：2020-05-16; 定用日期：2020-06-24; DOI: 10.13550/j.jxhg.20200407
基金项目：国家自然科学基金（21666008、21908033）；贵州省科学技术基金（黔科合基础〔2020〕1Y054）；2018 年度贵州省“千”
层次创新型人才培养项目；贵州省科技计划院士工作站项目（黔科合平台人才〔2016〕5602 号）；安顺学院科技-众创-孵化三合一创
新平台（安市科高平〔2020〕04 号）
作者简介：张秋云（1989—），男，副教授，E-mail：sci_qyzhang@126.com。联系人：李 虎（1986—），男，教授，博士，E-mail：hli13@gzu.edu.cn。