Sinteza, karakterizacija in uporaba Al-SBA-15 katalizatorja

Abstract

Naraščajoče povpraševanje po varnih industrijskih procesih je pripeljalo do razvoja in uporabe okolju prijaznih trdnih katalizatorjev, namenjenih za uporabo pri kislinsko kataliziranih reakcijah z dodano vrednostjo. Kislinska kataliza je eden najpogostejših procesov v kemični industriji. Industrijsko pomembne organske trasformacije vključujejo esterifikacije in transesterifikacije, eterifikacije, dehidracije, oksidacije, acetilacije, sililacije, sintezo biodizla [1,2]. Trdni kislinski katalizatorji, znani kot "zeleni katalizatorji", se uporabljajo kot nadomestek za homogene kislinske katalizatorje. Vsebujejo več okolju prijaznih komponent, hkrati pa zagotavljajo večjo aktivnost in selektivnost v primerjavi z obstoječimi homogenimi katalizatorji [3]. Primer heterogenega katalizatorja je mezoporozna silika - modificiran SBA-15, ki se uporablja za številne organske reakcije. V tej študiji smo se osredotočili na sintezo trdnega kislinskega katalizatorja na osnovi mezoporoznega silike SBA-15 z inkorporiranim kovinskim Al. Z ujetjem kovine v silikatno matrico se katalizatorju izboljšata aktivnost in selektivnost, postane bolj temperaturno obstojen in pridobi večje možnosti za ponovno uporabo. Sintetiziran katalizator smo karakterizirali z adsorpcijo-desorpcijo dušika (BET), živosrebrno porozimetrijo, Fourierjevo transformacijsko infrardečo spektroskopijo (FTIR), vrstično elektronsko mikroskopijo (SEM), dinamičnim svetlobnim sipanjem (DLS), rentgensko difrakcijo (XRD), difuzno refleksno spektroskopijo, termogravimetrično analizo (TGA), temperaturno programirano desorpcijo (TPD) in temperaturno programirano redukcijo (TPR). Nadalje smo z uporabo tega katalizatorja izvedli vrsto reakcij esterifikacij oleinske kisline v metanolu s proizvodnjo metil estra oleinske kisline. Vse eksperimente smo izvedli v laboratorijskem šaržnem reaktorju. Preučevali smo vpliv reakcijske temperature (55, 60, in 64,5) °C in mase katalizatorja m (0,2, 0,4 in 0,6) g na presnovo reakcije. Učinkovitost reakcije smo spremljali z določanjem koncentracije oleinske kisline in metil oleata z uporabo GC-FID. Preverili smo ohranjanje aktivnosti katalizatorja po večkratni zaporedni uporabi. Študijo smo nadgradili z določitvijo kinetičnih parametrov izvedene reakcije.