选用合适的催化剂通过动植物油与醇类酯交换反应合成生物柴油,不管是从解决能源短缺,还是环境保护来说都具有重要的意义。CaO是目前生物柴油合成中使用最为频繁的催化剂,然而,CaO在酯交换反应中真实的活性位仍存在不同的观点,特别是反应动力学曲线各个阶段速率变化的原因并未达到共识;此外商品CaO在酯交换反应下的催化性能也有待提高,本论文工作围绕这两点开展研究。首先研究了 CaO在大豆油甲醇酯交换反应中活性物种的转变,在此基础上对反应各阶段的活性成分和诱导期的形成进行了剖析;然后通过几种可再生植物模板的使用来制备一系列新型CaO/C固体碱材料,以期获得性能良好的生物柴油催化剂。本文取得的主要进展如下:(1)商品CaO催化大豆油甲醇酯交换反应过程存在一个诱导期,并在反应的不同时期催化活性有明显差别。在反应初期和中期,活性成分主要是CaO和少量的Ca(OH)2,反应后期以及回收催化剂二次反应的活性成分主要来自于Ca(C3H7O3)2。回收和新鲜CaO混合催化剂表现出更高催化活性,可能与二者在反应过程中会生成CaC3H6O3有关。诱导期的形成主要来自于传质的影响,诱导期后生物柴油生成速率的显著提高是因为液相中生成了一定量甘油二脂和甘油单酯,这类表面活性物质的存在可以提高甲醇在大豆油中的溶解度并促进大豆油和甲醇形成为微乳液,改善了两种反应物与固体碱的接触,从而减小了传质阻力,进而提高了催化反应速率。使用H2O或HO Ac在室温下处理CaO再经高温焙烧,可以显著提高商品CaO上生物柴油的生成速率。这样的改性过程减小了 CaO的晶粒,显著增大了其堆体积和比表面积,从而提高了其催化性能。(2)以玉米淀粉来做模板剂和碳前驱体,通过“凝胶模板”的途径可合成出新型CaO(C)固体碱材料。该材料中CaO颗粒较为均匀地分散在碳表面,同时具备了微孔和介孔结构,比表面积达到200 m2/g以上,在酯交换合成生物柴油反应中表现出良好的催化活性。(3)以自发面粉为模板剂和碳前驱体,利用面粉发酵产生的CO2在蒸制过程逃逸产生多孔的特点,发展了“原位蒸制”的新途径来制备成型CaO(C)固体碱催化剂。该途径成型过程易于控制,能获得较高的比表面,在酯交换合成生物柴油反应中表现出良好的催化活性。