蒙脱石负载锌钡双金属酸-碱双功能催化剂在酸化棕榈油生物柴油生产中的高效应用

针对低质油原料适应性差、传统催化剂易中毒等问题，山东科研团队设计出蒙脱石(MMT)负载Zn-Ba双金属酸-碱双功能催化剂。通过湿法浸渍合成、XRD/BET/SEM-EDS表征及响应面法优化，实现酸化棕榈油转化率96.1%，循环4次仍保持78.7%活性，10wt%油酸条件下收率达81.1%，符合ASTM D6751标准，为高酸值原料生物柴油生产提供新策略。

　　

随着化石能源枯竭与环境恶化，生物柴油因其可再生、可降解特性成为研究热点。然而传统均相催化剂（如NaOH/KOH）存在回收困难、易皂化等问题，而废弃食用油等高酸值原料更会毒化碱性催化剂。如何开发兼具高效、稳定且耐酸的双功能催化剂，成为突破生物柴油产业化瓶颈的关键。

山东科研团队在《Biomass and Bioenergy》发表研究，创新性地采用蒙脱石(MMT)为载体，通过湿法浸渍负载锌(Zn)和钡(Ba)构建酸-碱双功能催化剂。该设计巧妙结合BaO的强碱性位点（促进甲醇形成甲氧基）与ZnO的酸性位点（吸附油酸分子），利用MMT的层状结构增强金属分散性。研究通过X射线衍射(XRD)、比表面积分析(BET)、扫描电镜-能谱(SEM-EDS)等技术证实催化剂具有15.29 nm孔径和0.014 m³/g孔容的优异结构；采用中心复合设计(CCD)优化反应参数，最终在醇油比15.5:1、催化剂用量5.5wt%、163℃条件下获得96.1%收率。

【材料与方法】
以酸化棕榈油（含4wt%油酸）为原料，通过调节Zn/Ba摩尔比筛选最佳活性位点配比。采用CO₂/NH₃-程序升温脱附(TPD)量化酸碱位点，BET测定孔结构，SEM-EDS分析元素分布。通过响应面法(RSM)优化三因素三水平反应条件。

【Effect of active site molar ratio】
当Zn/Ba摩尔比为1:2时催化剂性能最优，归因于ZnO有效保护BaO碱性位点免受油酸攻击，同时协同促进酯化/酯交换反应。TPD显示该比例下碱性位点达0.82 mmol/g，酸性位点0.65 mmol/g。

【Conclusions】
研究证实ZnBa/MMT催化剂具有四大优势：1）酸-碱位点协同作用使10wt%油酸条件下仍保持81.1%收率；2）MMT载体通过强金属-载体相互作用(SMSI)稳定活性组分，循环5次后活性保留70%以上；3）优化的介孔结构促进传质；4）符合ASTM D6751标准。该工作为高酸值废弃油脂资源化提供了新型催化剂设计范式，兼具经济性与环境效益。

意义在于：首次揭示Zn对Ba/MMT体系酸耐受性的调控机制，突破传统两段法工艺限制，单步即可处理高酸值原料，显著降低生产成本。未来可拓展至微藻油等更复杂原料体系应用。