生物柴油是可再生的清洁能源,目前已经受到世界各国的普遍关注。采用固体碱催化酯交换反应制备生物柴油,避免了传统均相酸、碱催化法带来的产品分离困难及环境污染等问题,可使生产工艺连续化,增强设备的生产能力。研究以固体碱为催化剂的酯交换反应过程,将对生物柴油的制备技术有重要的理论意义和应用价值。本文采用浸渍法制备了一种以Al₂O₃为载体、NaKHC₄H₄O₆·4H₂O为负载物的固体碱性催化剂,并将其应用于生物柴油的合成反应。分别考察了负载物、载体、制备条件对催化剂活性的影响,由此确定了催化剂的最佳制备条件为:催化剂质量配比为35%,浸渍时间为4小时,浸渍温度为70℃,搅拌速率为350r/min,焙烧温度为460℃,焙烧时间为3小时。采用IR,TG-DTA,SEM及比表面积测定仪等分析仪器对催化剂结构进行了表征。IR和TG-DTA结果说明,NaKHC₄H₄O₆·4H₂O/Al₂O₃固体碱产生催化活性的原因是,NaKHC₄H₄O₆·4H₂O在高温焙烧条件下与Al₂O₃载体互相作用生成了Al-OK、Al-ONa或Al-OKNa;TG-DTA曲线表明催化剂在500℃以下有两个较明显的失重峰。SEM照片说明,焙烧温度过高,催化剂会出现较严重的烧结现象,比表面-孔径分析结果则说明了烧结后催化剂比表面积和孔径大幅减小。通过固体碱NaKHC₄H₄O₆·4H₂O/Al₂O₃与均相碱KOH催化酯交换反应的对比实验,研究了酯交换反应各因素对催化剂活性的影响,由此得出了固体碱催化酯交换反应的最佳条件为:醇油比为9:1,催化剂用量为3.0%,反应温度为65℃,反应时间为3h,在此反应条件下,甲酯最高收率为95.8%。对固体碱催化酯交换反应的机理进行了初步探讨,得出了固体碱催化酯交换反应的动力学方程为:r_A=k₁c_Aⁿ=0.06913c_A^0.5。