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1、1序号： 编码： 第十届“挑战杯”广东大学生课外学术科技作品竞赛作品申报书作品名称： 磁性固体催化剂 CaO/MgO/Fe3O4用 于制备生物柴油的研究 学校全称： 茂名学院 申报者姓名（集体名称）： 冷星利、余晶云、成林娟 类别：自然科学类学术论文 哲学社会科学类社会调查报告和学术论文科技发明制作 A 类 科技发明制作 B 类2说 明1申报者应在认真阅读此说明各项内容后按要求详细填写。2申报者在填写申报作品情况时只需根据个人项目或集体项目填写 A1 或 A2 表，根据作品类别（自然科学 类学术论文、哲学社会科学类社会调查报告和学术论文、科技发明制作）分别填写 B1、B2 或 B3 表。所有申
2、报者可根据情况填写 C 表。3表内项目填写时一律用钢笔或打印，字迹要端正、清楚，此申报书可复制。4序号、编码由第十届“挑战杯”广东大学生课外学术科技作品竞赛组委会填写。5学术论文、社会调查报告及所附的有关材料必须是中文（若是外文，请附中文本），请以 4 号楷体打印在 A4纸上（文章版面尺寸 14.522cm），附于申报书后，论文不超 8000 字，调查报告不超 15000 字。6作品申报书须按要求由各校竞赛组织协调机构统一寄送。7其他参赛事宜请向本校竞赛组织协调机构咨询。3A2 申报者情况（集体项目）说明：1必须由申报者本人按要求填写；2申 报者代表必须是作者中学历最高者，其余作者按学历高低排
3、列；3本表中的学籍管理部门签章视为申报者情况的确认。姓名 冷星利 性别 男 出生年月 1985 年 2 月学校 茂名学院 系 别 、专业 、年 级 化工与环境工程学院化工 05-2 班学历 大学本科 学制 四年 入学时间 2005 年 9 月作品名称 磁性固体催化剂 CaO/MgO/Fe3O4 用于制备生物柴油的研究毕业论文题目 CaO 固体催化剂的低温活化及 酯交换性能研究邮政编码 525000通 讯地址广东省茂名学院官渡校区 127 号信箱 办公电话13437556328邮政编码 525000申报者代表情况常住地通 讯地址茂名市官渡二路 139 号大院一区栋209 住宅电话 2941050
4、姓 名 性 别 年 龄 学 历 所在单位余晶云 男 24 大学本科 化工与环境工程学院化工 05-1 班成林娟 女 22 大学本科 化工与环境工程学院环境 05-1 班其他作者情况资格认定学校学籍管理部 门意见以上作者是否为 2009 年 7 月 1 日前正式注册在校的全日制非成人教育、非在职的高等学校中国籍专科生、本科生、 硕士研究生或博士研究生。是 否 （部门签章）年 月 日 4院、系负责人或导师 意 见本作品是否为课外学术科技或社会实践活动成果是 否负责人签名：年 月 日5B1申报作品情况（自然科学类学术论文）说明：1必须由申报者本人填写；2本部分中的科研管理部门签章视为对申报者所填内容
5、的确认；3作品分类请按作品的学术方向或所涉及的主要学科领域填写；4 硕士研究生、博士研究生作品不在此列。作品全称 磁性固体催化 剂 CaO/MgO/Fe3O4 用于制备生物柴油的研究作品分类（E） A机械与控制（包括机械、仪器仪表、自动化控制、工程、交通、建筑等）B信息技 术（包括 计算机、电信、通讯、 电子等）C数理（包括数学、物理、地球与空间科学等）D生命科学（包括生物、农学、药学、医学、健康、卫生、食品等）E能源化工（包括能源、材料、石油、化学、化工、生态、环保等）6作品撰写的目的和基本思路目前，工业上生产生物柴油一般是均相催化过程， 产品后处理复杂,易产生三废。使用非均相催化反应可简化
6、生物柴油后处理和减少三废产生。对于非均相催化反应过程，普遍存在着催化剂固体颗粒大( 小) 时 反应效率低( 高) 的规律， 为提高反应效率，必须降低催化剂的尺寸，但固体催化 剂颗粒小又将导致催化剂与反应产物难分离，催化剂难以重复利用。将催化剂赋予磁性可解决小颗粒催化剂难回收的问题。本文主要借鉴磁性纳米固体材料在信息材料、吸波材料、药物载体和巨磁阻器件中的成功事例，制备一种具有磁性和活性的双功能催化剂 CaO/MgO/Fe3O4，将该催化剂应用于合成生物柴油的酯交换反应，探索催化剂结 构组成与磁性、催化活性的关系，并考察其重复利用性。7作品的科学性、先进性及独特之处生物柴油是由动植物油脂与低链醇
7、通过酯交换反应而制成,具有可再生、易生物降解、无毒、含硫量低和废气中有害物质排放量小等优点。工业上一般采用 NaOH、KOH 等均相催化 剂进行催化反应,这些均相催化剂的优点是反应速度快,缺点是产品后处理复杂,并且易产生三废,造成环境污染。采用非均相催化酯交换法制备生物柴油,得到的产品与催化剂相对于用均相催化剂反应的易分离,副产物甘油的纯度也高,且无需多次水洗,可避免了大量废液的排放,有效减少了环境污染,可循环使用。在实际应用过程中，小颗粒（纳米）固体催化剂尽管减少了传质阻力、反应效率较高，但还存在着反应后催化剂固体 难以沉降分离的问题。而小颗粒（纳米） 软磁性固体催化剂可以在无磁场作用时充分
8、分散，在有磁场的作用下迅速团聚而沉降分离的优点。从而克服了普通固体催化剂反应后分离困难的问题。本研究的创新之处在于把有活性成分的普通固体 CaO/MgO负载在磁核 Fe3O4 上，使得 该催化剂形成了具有核壳模型的磁性固体催化剂。使得该催化剂 是一种有着催化活性和磁性的双功能催化剂，可以在生物柴油的生 产中解决了固体催化剂与反应生成物分离困难的问题。作品的实际应用价值和现实意义该催化剂的制备是用乙酸钙、乙酸镁、硫酸 亚铁、硫酸铁等原料，通过 共沉淀、等体积负载最后高温分解制得，其原料来源广，价格低廉，制作方法简单。该生物柴油酯交换反应条件温和，反应转化率和催化剂回收率均较高，反应产物后处理简单
9、。随着石化能源的逐渐枯竭以及矿物质能源的使用对环境带来诸多危害，使得人们对环境友好的清洁可再生绿色能源生物柴油的研究日益热化。本研究所制备的 CaO/MgO/Fe3O4 磁性固体碱催化剂可以与反应产物快速分离，催化剂可以回收循环利用。可减少三废排放，降低生物柴油生 产的成本，促 进生物柴油的清洁生产。因此该作品在我国能源安全、 环境保护以及农业产业结构调整等方面都具有一定意义。8学术论文文摘本研究制备了具有磁性和催化活性的双功能催化剂CaO/MgO/Fe3O4，用于催化花生油 酯交换制备生物柴油，并对CaO/MgO/Fe3O4进行了 XRD、TEM、磁性等表征分析，探讨了CaO/MgO/Fe3
10、O4 催化剂的重复利用性能。研究表明，用 Mg(Ac)2 溶液等体积浸渍磁性基质 Fe3O4，在 N2 气氛中 600焙烧 2h，可得到具有磁性的载体 5w%MgO/ Fe3O4；再用 Ca(Ac)2 溶液等体积浸渍MgO/Fe3O4，并在 N2 气氛中 700下煅烧，可得具有磁性且催化活性较高的催化剂 10w%CaO/MgO/Fe3O4。该催化剂具有核壳结构，磁核平均直径约为 35nm。在催化 剂用量为 10w，醇油摩尔比12:1，反 应温度 65，反应时间 2h 的条件下酯交换转化率可达90以上。在磁场的吸引下 该催化剂能快速与反应体系分离，催化剂回收率达 90%。但 CaO/MgO/Fe
11、3O4 重复利用性能 较差，其原因之一可能是搅拌反应过程活性组分逐渐从催化剂上脱落所致。作品在何时、何地、何种机构举行的会议上或报刊上发表及所获奖励无鉴定结果9请提供对于理解、审查、评价所申报作品具有参考价值的现有技术及技术文献的检索目录1 Gryglewicz S. Rapeseed oil methyl esters preparation using heterogeneous catalystsJ.Bioresource Technology,1999 ,70 : 249 -253.2 David G. Cantrell , Lisa J. Gillie, Adam F. Lee ,
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15、for biodiesel production J.Bioresource Technology, 2009, 100( 2): 696-7007颜姝丽, 鲁厚芳, 姜利寒, 梁斌.固体碱催化剂用于油脂甲醇酯交换反应制备生物柴油J.化工学报 8 杨洪丽 ,李为民 ,姚建.钙基负载型固体碱催化酯交换反应活性评价J.燃料化学学报), 2008,36(2): 241-2459Yanhong Xu, Hui Zhang, Xue Duan, Yaping Ding Preparation and investigation on a novel nanostructured magnetic base catalyst MgAlOH-LDH/CoFe2O4J. Materials Chemistry and Physics, 2009, 114(2-3):795-80110廖振华，陈建军，姚可夫，赵方辉，李荣先.磁性纳米 TiO2/SiO2/Fe3O4光催化剂的制备及表征 J.无机材料学报， 2004,19(4):749-75411 陈文伟.乌桕梓油制备生物柴油的研究 D.江西: 南昌大学,2006.12陈安,余明,徐焱,宋军,张志明,万丹丹. 利用地沟油开发生物柴油固酸、固碱两步非均相催化J.中国油脂，
