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为解决均相碱催化剂分离难、腐蚀设备等问题，研究人员开展 CaO/ZrO?催化剂合成及催化酯交换制备生物柴油（FAME）研究。通过浸渍法等合成催化剂，确定最佳条件，FAME 产率达 95.9%， reuse 4 次后仍达 77.6%，为温和条件下制备 FAME 提供指导。
生物柴油作为最具潜力的替代能源之一，凭借环保、可再生、高十六烷值等优势，成为替代石化柴油的重要选择。其主要通过酯交换反应制备，然而工业上广泛使用的均相碱催化剂（如 KOH、NaOH）存在分离困难、易腐蚀设备、需大量水洗且产生大量废水等问题，制约了清洁生产工艺的发展。因此，开发高效、稳定且易分离的非均相碱催化剂成为研究热点。
为解决上述问题，国内研究人员开展了 CaO/ZrO?催化剂的合成优化及其在酯交换反应中催化性能的研究，相关成果发表在《Biomass and Bioenergy》。
研究中采用的主要关键技术方法包括：通过浸渍法、共沉淀法和溶胶 - 凝胶法合成 CaO/ZrO?催化剂；利用 N?吸附 - 脱附、X 射线衍射（XRD）、X 射线光电子能谱（XPS）、CO?程序升温脱附（CO?-TPD）和扫描电子显微镜（SEM）对催化剂进行表征；通过单因素实验确定最佳反应条件；运用电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）分析催化剂活性下降原因。
催化剂合成方法优化
通过对比三种合成方法发现，浸渍法合成的 IM-CaO/ZrO?催化剂具有均匀的微观结构、良好的结晶度，呈现均匀的球形颗粒结构，具有大孔和狭缝，表面碱位点密度为 1.898 mmol?g?1。XRD 结果显示，溶胶 - 凝胶法有利于钙钛矿晶相的形成，而浸渍法合成的催化剂由 CaO、CaZrO?组成。
最佳合成条件确定
经研究，浸渍法合成催化剂的最佳条件为煅烧温度 700°C、Ca/Zr 摩尔比 3:2。在此条件下，催化剂的比表面积、平均晶粒尺寸、平均孔径等参数达到较优水平，为催化反应提供了良好的基础。
酯交换反应条件优化
通过单因素实验确定了最佳反应条件：催化剂用量 8 wt%、甲醇与油摩尔比 12:1、反应温度 64°C、反应时间 2 h。在该条件下，脂肪酸甲酯（FAME）产率达 95.9%，显示出该催化剂在温和条件下的高效催化性能。
催化剂重复使用性能
催化剂重复使用 4 次后，FAME 产率仅略微下降至 77.6%，表明其具有一定的稳定性。ICP-OES 分析显示，催化剂活性下降可能与重复使用过程中活性组分的流失有关，但整体仍保持较好的催化效果。
研究结论与意义
本研究通过优化 CaO/ZrO?催化剂的合成方法和酯交换反应条件，开发出一种高效、稳定的非均相碱催化剂。结果表明，浸渍法是一种简单有效的合成方法，所制备的催化剂在温和条件下展现出优异的催化性能和重复使用性，为解决均相催化剂带来的环境和工艺问题提供了新的思路。该研究成果不仅丰富了非均相碱催化剂的种类，也为生物柴油的清洁生产和工业化应用提供了重要的研究指导，有助于推动可再生能源领域的技术进步和可持续发展。
