磷钨酸离子液体催化剂

随着化石能源的短缺、石油价格的上升及汽车尾气排放引起的环境污染日益严重，人们迫切需要寻找新型的替代能源。这其中，生物柴油因为其具有可再生性和低排放性而引起人们的关注。

生物柴油是以油料植物、动物油脂和废弃食用油等为原料通过酯交换反应得到的脂肪酸甲酯燃料。通常采用多相无机酸和碱作为酯交换反应的催化剂。无机酸和无机碱等无机酸尽管具有价格优势、产物收率高、但都存设备腐蚀及废水污染环境等问题。此外,市场中还出现过生物酶催化剂,但是酶这类型的催化剂价格高、反应时间长、反应产率低，

近年来，以磷钨酸为代表的杂多酸类催化剂已广受欢迎，它具有良好的催化性能，不仅具有酸催化性能，还具有氧化还原催化性能。此外杂多酸结构稳定，可以用在均相或者非均相催化环境，也可以和相转移催化剂共同使用，对环境无污染，对设备腐蚀性小，是一种很有发展前途的绿色催化剂，许多的研究和应用是基于磷钨酸的合成来衍化的，例如有学者提出的一种磷钨酸离子液体催化剂。该催化剂可用于制备生物柴油，其过程包括：

一、将1,3-丙烷磺内酯溶于丙酮中，1,3-丙烷磺内酯与丙酮的质量比为1:5，在冰浴条件下用滴液漏斗向反应器中边搅拌边逐滴加入吗啡啉，反应1h后生成的白色固体用溶剂丙酮洗涤3次，干燥后得到中间体1-(3-磺丙基)吗啡啉。将中间体1-(3-磺丙基)吗啡啉加入磷钨酸水溶液中，1-(3-磺丙基)吗啡啉与磷钨酸的摩尔比为3:1，常温反应24h，将所得产物经减压蒸馏除去水，剩余固体放入真空干燥箱中干燥至恒重，即得到最终产物1-(3-磺丙基)吗啡啉磷钨酸盐。

二、将大豆油和甲醇按照摩尔比1:14的比例加入带有回流冷凝装置的三口烧瓶中，再加入质量为大豆油质量的5％的磷钨酸离子液体。在反应温度65℃， 常压下反应8h。反应结束后将混合物转入分液漏斗中，静置分层，分液。上层主要为生物柴油，将生物柴油水洗，干燥至恒重，然后通过气相色谱分析其组成并计算生物柴油收率为96.4％。

杂多酸盐由于其在反应过程中是多相催化反应，使其回收和催化剂再生变得非常容易。结合离子液体和杂多酸的优点，将杂多酸的阴离子与离子液体的基团结合，不仅可以调节杂多酸的催化性能，而且克服了昂贵的杂多酸均相催化剂回收困难、易流失造成的环境污染以及不利于工业化生产应用等问题，将其应用于酯交换反应制备生物柴油具有很大的工业应用前景。

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