磺化磁性木质素基固体酸催化剂Fe3O4-L@SO3H：一种高效多相功能催化剂用于生物柴油生产的酯化过程

本研究成功开发出磺化磁性木质素基固体酸催化剂Fe3O4-L@SO3H，通过重氮化法实现高效磺化改性。该催化剂在酯化反应中展现卓越性能（转化率98.72%），具备高比表面积（143.84 m2/g）、强磁性（38.14 emu/g）和优异热稳定性，其磁分离特性与低成本优势（3.10美元/kg）为生物柴油工业化生产提供创新解决方案。

　　

Highlights

热重分析（TGA）

图2a-b展示了木质素磺酸钠（LS-Na）、Fe₃O₄-L和Fe₃O₄-L@SO₃H的热分解行为。在200°C以下，三种材料均出现轻微质量损失，这归因于表面水分子的解吸。在200-400°C温度区间，LS-Na的质量损失显著增加，主要源于木质素成分的热分解。相比之下，Fe₃O₄-L和Fe₃O₄-L@SO₃H因磁性组分的引入而保持极小质量损失。

结论

本研究成功合成磺化磁性木质素基固体酸催化剂Fe₃O₄-L@SO₃H，用于催化油酸酯化制备生物柴油。通过共沉淀-重氮化联合法制备的催化剂经多维度性能评估显示：相较于LS-Na，该催化剂具有0.16 cm³/g的孔容和143.84 m²/g的比表面积，其强磁性（38.14 emu/g）可实现与生物柴油的高效磁分离。在最优反应条件（90°C, 6h, 催化剂添加量8wt.%, 甲醇/油酸摩尔比10:1）下获得98.72%转化率，23.49 kJ/mol的活化能证实其卓越催化效能。经过5次循环后仍保持70.43%转化率，且每公斤催化剂制备成本仅3.10美元，展现出显著的工业化应用潜力。