Блог

Aug 12, 2023

Микроволновая печь

Научные отчеты, том 12,

Том 12 научных отчетов, номер статьи: 21455 (2022) Цитировать эту статью

1612 Доступов

2 цитаты

2 Альтметрика

Подробности о метриках

В этом исследовании мы синтезировали твердый кислотный катализатор из шелухи ореха арека, используя метод низкотемпературной гидротермальной карбонизации. Изготовленный катализатор имеет увеличенные сульфоновые активные центры (3,12%) и высокую плотность кислоты (1,88 ммоль/г) за счет –SO3H, которые широко используются для эффективного синтеза биодизеля при низких температурах. Химический состав и морфология катализатора определяются различными методами, такими как инфракрасное преобразование Фурье (FTIR), порошковая рентгеновская дифракция (XRD), метод Брунауэра-Эммета-Теллера (BET), сканирующий электронный микроскоп (SEM), метод энергетического разрушения. спектроскопия (EDS), картирование, термогравиметрический анализ (TGA), анализатор CHNS, просвечивающая электронная микроскопия (TEM), анализатор размера частиц и рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (XPS). Для определения кислотной плотности синтезированного материала использовали метод обратного кислотно-основного титрования. В присутствии готового катализатора конверсия олеиновой кислоты (ОА) в метилолеат достигала 96,4% за 60 мин в оптимизированных условиях (соотношение олеиновая кислота:метанол 1:25, 80 °C, 60 мин, 9 мас.%). дозировка катализатора) и наблюдали низкую энергию активации 45,377 кДж моль-1. Наличие пористой структуры и сульфоновых групп катализатора способствует высокой активности катализатора. Синтез биодизеля был подтвержден методами газовой хроматографии, масс-спектрометра (ГХ-МС) и ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Возможность повторного использования катализатора проверяли до четырех последовательных циклов, что дало высокую степень превращения ОА в метилолеат, составляющую 85%, в четвертом каталитическом цикле.

Устойчивое развитие подразумевает эффективные методы удовлетворения текущего спроса на энергию при использовании природных ресурсов и их сохранении для будущих поколений1. Благодаря производственным предприятиям и правительственным учреждениям научно-техническая цивилизация получила максимальное развитие в поощрении жилищных проектов, материалов, чистой энергии, безопасности пищевых продуктов и даже исследовательских инициатив в области городского планирования2. Несмотря на то, что ранее были проведены серьезные исследования по энергетической разведке месторождений сырой нефти с использованием улучшенных методов нефтеотдачи, экономика ее использования с использованием нынешних технологий остается весьма сомнительной. По прогнозам, к 2040 году население мира вырастет на 50%, что приведет к увеличению потребления энергии. Однако, чтобы смягчить нынешнее изменение климата и выбросы CO2, разрыв между спросом и предложением электроэнергии должен быть сокращен за счет использования возобновляемых источников3,4.

Биодизель или FAME (метиловый эфир жирных кислот) представляет собой биоразлагаемый, возобновляемый, нетоксичный и CO2-нейтральный источник энергии. Характеристики сгорания биодизеля невероятно похожи на нефтяное дизельное топливо5. Подобные физические и химические характеристики позволяют предположить, что биодизельное топливо можно использовать в дизельных двигателях, не требуя модификации двигателя. Благодаря его невероятному потенциалу как ценного источника энергии в будущем, несколько исследователей работали над использованием биодизеля в качестве устойчивого источника энергии6. В производстве биодизеля часто используются как гетерогенные, так и гомогенные катализаторы. Использование гомогенных катализаторов имеет различные недостатки из-за высокой чувствительности к воде и свободным жирным кислотам7. Наряду с этим гомогенные катализаторы приводят к накоплению мыла за счет побочной реакции. В результате повышенное внимание уделяется развитию твердофазных катализаторов этерификации. Для образования биодизельного топлива доступно несколько кислотных и основных катализаторов, включая смешанные оксиды, оксиды переходных металлов, оксиды металлов, гидротальцит, ионообменные смолы, цеолиты и углеродные катализаторы. Топливо, изготовленное из биомассы водорослей, несъедобных растений, животных жиров и отработанных масел, рекламируется как жизнеспособная альтернатива или дополнение к традиционному дизельному топливу5,6. Гетерогенные катализаторы, полученные из химических веществ, также имеют ряд недостатков, таких как выщелачивание, микропористость, меньшее количество активных центров, токсичность и вредность для окружающей среды8,9. С другой стороны, гетерогенные катализаторы часто требуют дорогостоящих и сложных методов производства, таких как многочисленные этапы и высокие температуры, или не используют биогенные ресурсы. Катализаторы, полученные из недорогой биомассы для производства биодизеля, используются для замены обычного ископаемого топлива, что делает их привлекательной альтернативой10. В результате ученые теперь вынуждены разрабатывать биодизель из устойчивой биомассы и несъедобных источников. Материалы на основе углерода вызывают интерес благодаря устойчивости, экономичности, экономичности и возобновляемым ресурсам. Углеродистые материалы имеют важные применения, такие как производство каталитического топлива11, хранение энергии12 и углеродные аэрогели13. Привлекательность использования биомассы таким образом связана с возможностью снижения промышленного производства за счет повторного использования в целом устойчивых, нетоксичных природных ресурсов. Гетерогенные катализаторы, полученные из биомассы, представляют собой экологически чистую альтернативу, поскольку они нетоксичны, не вызывают коррозии, не образуют вторичных отходов и легко отделяются от реакционной смеси. Более того, биоразложение катализатора не вызывает беспокойства из-за проблемы утилизации. Эффективный катализатор, изготовленный из биомассы, имеет большую площадь поверхности и широкий диаметр пор14.