小学生实验报告【精品】（精选合集）

第一篇：小学生实验报告【精品】

小学生的实验报告 听爸爸说：“蜗牛虽小但力气很大。

”小小的蜗牛能有多大的力气？ 我对此产生了浓厚的兴趣。

于是，便和哥哥准备做一次实验—让蜗牛 拉菇码。

一天下午，我们捉了许多蜗牛，从中挑选出 3 只比较健壮的，分别 编了号，还给 3 只蜗牛称了体重：号 12 克，2 号 11.5 克，3 号 12 克。为使实验更加精确，我们还借来了砝码。

我们先用一根细线系住一个 10 克重的砝码，并把它拴在 1 号蜗牛 的壳上。我的眼睛瞪得大大的，盯着 I 号蜗牛。心想：这下你神气不 起来了吧？可没想到，它竟拉着砝码，轻松地向前爬去。于是，我又 小自地放上了一个 10 克重的珐码，看它仍旧毫不费力地拉来拉去，我一下子把砧码加到了 100 克。此时的蜗牛仍未显得吃力，直到我把 砝码加到 210 克时，它才“面露难色”。只见它把脖子伸得老长，四 根触角笔直地竖了起来，身子紧紧地贴在桌面上，我在一旁看了大声 喊道：“加油哇，加油哇！

’’蜗牛似乎听懂了我的话，身子东摇摇西 摆摆，拼命地拉。可是挣扎了半天，也未能往前爬动多少，它这才垂 头丧气地把头缩了回去。于是，我们记录下 1 号蜗牛最后的成绩：拉 动 200 克砝码。

我们又用同样的方法分别给 2 号、3 号蜗牛做了实验。结果是 2 号 蜗牛能拉动 240 克砝码，3 号蜗牛能拉动 260 克砝码。

小小的蜗牛有这么大的力气，能拉动比自己重许多的物体，这是为 2016 全新精品资料-全新公文范文-全程指导写作 –独家原创 1 / 3

什么呢？随着我知识一天天地增多． 我想我今后一定会知道这个谜底 的。

香菇培育观察报告 去年秋天．我们班买了几筒香菇种，做育菇实验。我们剥去了包在 筒上的塑料膜，然后把它们放在事先砌好的长方形坑内。

为了保持温 度和湿度，我们把塑料膜垫在坑底和围在坑四周，坑的上面用湿布罩 起来。每天中午，我们打开罩布，给它们通风半小时，并在塑料膜上 洒些水。

半个月后，香菇筒由白色转为褐色。又过了半个月，香菇筒的表面 变得凹凸不平了。接着，凸起的地方裂开了小缝，小香菇出来了，像 小纽扣那么大，褐色的，有趣极了。我们每天给它们通风、洒水，不 到一个星期，我们育的香菇就可以采摘了。

采摘均匀后，香菇筒轻了，我们便用一根 8 号铁丝，竖着给香菇筒 打二个洞。然后放在清水缸里用石块压着，浸一昼夜，再把它们取出 来。我们又把它们放进坑内，照原样管理。十多天后，小香菇又出来 了。

第二批收获后，我们又把菇筒浸入水里进行第三次催菇。

在这期间，我们发现一筒菇种上有了深绿色的东西，而且在渐渐扩大。

问了菌种 厂的叔叔。才知道这叫绿霉菌，是香菇的大敌。我们按他教的方法，用清水小心翼翼地把绿霉菌清洗掉，并在患处涂上石灰，才使病情得 到控制。后来，我们又收获了二批，共采香菇 5.1 千克。

在实践中我们发现：

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(1）12 月前后，气温最低，香菇发菇最困难，我们就在没有风的 夜间，把香菇筒搬到室外挨冻，接受冷刺激。香菇筒白天在菌床里 “加 温”，夜里在室外“挨冻”，经过几次冷热刺激后，很快就出菇了。

(2)气温在 10-200C 时，香菇不仅出得多，而且氏得快。

(3)靠近窗口能照到一些阳光的菇筒，比没有阳光照射的菇筒出菇 多，长得也好。

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第二篇：小学生科学实验报告

小学生科学实验报告

筷子的神力

思考：把一根筷子插入装着米的杯子中，然后将筷子上提，筷子会把米和杯子提

起吗？

材料：塑料杯一个、米一杯、竹筷子一根操作：

1、将米倒满塑料杯。

2、用手将杯子里的米按一按。

3、用手按住米，从手指缝间插入筷子。

4、用手轻轻提起筷子，杯子和米一起被提起来了。讲解：

由于杯内米粒之间的挤压，使杯内的空气被挤出来，杯子外面的压力大于杯内的压力，使筷子和米粒之间紧紧地结合在一起，所以筷子就能将成米的杯子提起来。

瓶子赛跑

思考：装有沙子和装有水的两个同等重量的瓶子从一个

高度滚下来，谁先到达终

点？

材料：同等大小、重量相等的瓶子两个、沙子、水、长

方形木板一块、两本厚书

操作：

1、用长方形木板和两本书达成一个斜坡

2、将水倒入另一个瓶子中，将沙子倒入瓶子中

3、把两只瓶子放在木板上，在同一起始高

4、装水的瓶子比装沙子的瓶子提前到达终点

讲解：

沙子对瓶子内壁的摩擦比水对瓶子内壁的摩擦要大得

多，而且沙子之间还会有摩

擦，因此它的下滑速度比装水的瓶子要慢。

创造：将瓶子里的物质换一换，再让它们比比赛吧！

带电的报纸

思考：不用胶水、胶布等粘合的东西，报纸就能贴在墙上掉不下来。你知道这是

为什么吗？

材料：1支铅笔；1张报纸。

步骤：

1.展开报纸，把报纸平铺在墙上。

2.用铅笔的侧面迅速地在报纸上摩擦几下后，报纸就像粘在墙上一样掉不下来

了。

3.掀起报纸的一角，然后松手，被掀起的角会被墙壁吸回去。

4.把报纸慢慢地从墙上揭下来，注意倾听静电的声音。说明：

1.摩擦铅笔，使报纸带电。

2.带电的报纸被吸到了墙。

3.当屋子里的空气干燥（尤其是在冬天），如果你把报纸从墙上揭下来，就会

听到静电的劈啪声。

创造：请试一试，还有什么物品能不用粘和剂，而用静电粘在墙上

胡椒粉与盐巴的分离

思考：不小心将厨房的佐料：胡椒粉与盐巴混在了一起，用什么方法将他们分离 开呢？

材料：胡椒粉、盐巴、塑料汤勺、小盘子操作：

1、将盐巴与胡椒粉相混在一起。

2、用筷子搅拌均匀。

3、塑料汤勺在衣服上摩擦后放在盐巴与胡椒粉的上方。

4、胡椒粉先粘附在汤勺上。

5、将塑料汤勺稍微向下移动一下。

6、盐巴后粘附在汤勺上。

讲解：

胡椒粉比盐巴早被静电吸附的原因，是因为它的重量比盐巴轻。

创造：

你能用这种方法将其他混合的原料分离吗？

带电的气球

思考：两个气球什么情况下会相互吸引, 什么情况下会相互排斥?材料：打好气的气球2个、线绳1根、硬纸板1张

操作：将两个气球分别充气并在口上打结。用线将两个气球连接起来。用气球在头发（或者羊毛衫）上摩擦。提起线绳的中间部位，两个气球立刻分开了。5 将硬纸板放在两个气球之间，气球上的电使它们被吸引到纸板上。

讲解：一个气球上的电排斥另一个气球上的电。2 两个气球上的电使它们被吸引到纸板上。创造：你能用其它小实验说明气球带电吗？

小学生科学实验报告

可爱的浮水印

思考：宣纸上漂亮的图案不是画出来的，是怎样制作出来的？

材料：脸盆1个、宣纸1-2张、筷子1支、棉花棒1根、墨汁1瓶、水（约半盆）

操作：

1、在脸盆里倒入半盆水，用蘸了墨汁的筷子轻轻碰触水面，即可看到墨汁在水

面上扩展成一个圆形。

2、拿棉花棒在头皮上摩擦二、三下。

3、然后轻碰墨汁圆形图案的圆心处，看看有什么现象。

4、把书法用纸轻轻覆盖在水面上，然后缓缓拿起，纸上印出什么图案呢？

讲解：

1、棉花棒碰触时，墨汁会被扩展成一个不规则的圆圈图形。

2、棉花棒在头皮上摩擦所涂上的少量油，就会影响水分子互相拉引的力量。

3、水印会呈现不规则的同心圆图形。

创造： 试试其他的方法，改变水面上墨汁的图形。

第三篇：小学生科学实验报告

小学生科学实验报告

筷子的神力

思考：把一根筷子插入装着米的杯子中，然后将筷子上提，筷子会把米和杯子提

起吗？

材料：塑料杯一个、米一杯、竹筷子一根

操作：

1、将米倒满塑料杯。

2、用手将杯子里的米按一按。

3、用手按住米，从手指缝间插入筷子。

4、用手轻轻提起筷子，杯子和米一起被提起来了。

讲解：

由于杯内米粒之间的挤压，使杯内的空气被挤出来，杯子外面的压力大于杯内的

压力，使筷子和米粒之间紧紧地结合在一起，所以筷子就能将成米的杯子提起来。

小学生科学实验报告

瓶子赛跑

思考：装有沙子和装有水的两个同等重量的瓶子从一个高度滚下来，谁先到达终

点？

材料：同等大小、重量相等的瓶子两个、沙子、水、长方形木板一块、两本厚书

操作：

1、用长方形木板和两本书达成一个斜坡

2、将水倒入另一个瓶子中，将沙子倒入瓶子中

3、把两只瓶子放在木板上，在同一起始高

4、装水的瓶子比装沙子的瓶子提前到达终点

讲解：

沙子对瓶子内壁的摩擦比水对瓶子内壁的摩擦要大得多，而且沙子之间还会有摩

擦，因此它的下滑速度比装水的瓶子要慢。

创造：将瓶子里的物质换一换，再让它们比比赛吧！

小学生科学实验报告

带电的报纸

思考：不用胶水、胶布等粘合的东西，报纸就能贴在墙上掉不下来。你知道这是

为什么吗？

材料：1支铅笔；1张报纸。

步骤：

1.展开报纸，把报纸平铺在墙上。

2.用铅笔的侧面迅速地在报纸上摩擦几下后，报纸就像粘在墙上一样掉不下来

了。

3.掀起报纸的一角，然后松手，被掀起的角会被墙壁吸回去。

4.把报纸慢慢地从墙上揭下来，注意倾听静电的声音。

说明：

1.摩擦铅笔，使报纸带电。

2.带电的报纸被吸到了墙。

3.当屋子里的空气干燥（尤其是在冬天），如果你把报纸从墙上揭下来，就会

听到静电的劈啪声。

创造：请试一试，还有什么物品能不用粘和剂，而用静电粘在墙上

小学生科学实验报告

胡椒粉与盐巴的分离

思考：不小心将厨房的佐料：胡椒粉与盐巴混在了一起，用什么方法将他们分离 开呢？

材料：胡椒粉、盐巴、塑料汤勺、小盘子

操作：

1、将盐巴与胡椒粉相混在一起。

2、用筷子搅拌均匀。

3、塑料汤勺在衣服上摩擦后放在盐巴与胡椒粉的上方。

4、胡椒粉先粘附在汤勺上。

5、将塑料汤勺稍微向下移动一下。

6、盐巴后粘附在汤勺上。

讲解：

胡椒粉比盐巴早被静电吸附的原因，是因为它的重量比盐巴轻。

创造：

你能用这种方法将其他混合的原料分离吗？

小学生科学实验报告

带电的气球

思考：两个气球什么情况下会相互吸引, 什么情况下会相互排斥?

材料：打好气的气球2个、线绳1根、硬纸板1张

操作： 将两个气球分别充气并在口上打结。用线将两个气球连接起来。用气球在头发（或者羊毛衫）上摩擦。提起线绳的中间部位，两个气球立刻分开了。将硬纸板放在两个气球之间，气球上的电使它们被吸引到纸板上。

讲解： 一个气球上的电排斥另一个气球上的电。两个气球上的电使它们被吸引到纸板上。

创造：你能用其它小实验说明气球带电吗？

小学生科学实验报告

可爱的浮水印

思考：宣纸上漂亮的图案不是画出来的，是怎样制作出来的？

材料：脸盆1个、宣纸1-2张、筷子1支、棉花棒1根、墨汁1瓶、水（约半盆）

操作：

1、在脸盆里倒入半盆水，用蘸了墨汁的筷子轻轻碰触水面，即可看到墨汁在水

面上扩展成一个圆形。

2、拿棉花棒在头皮上摩擦二、三下。

3、然后轻碰墨汁圆形图案的圆心处，看看有什么现象。

4、把书法用纸轻轻覆盖在水面上，然后缓缓拿起，纸上印出什么图案呢？

讲解：

1、棉花棒碰触时，墨汁会被扩展成一个不规则的圆圈图形。

2、棉花棒在头皮上摩擦所涂上的少量油，就会影响水分子互相拉引的力量。

3、水印会呈现不规则的同心圆图形。

创造： 试试其他的方法，改变水面上墨汁的图形。

第四篇：“小学生学习对联,提高语文素养” 实验报告

“小学生学习对联,提高语文素养” 实验报告

黎桂兴（***）

（东城区花园小学，广东东莞市 523107）

摘要: 对联是中华民族的名片, 我们在小学语文综合性学习中将孩子们带入了浩瀚、有趣的对联海洋之中，让学生在日常生活中自觉地收集、积累、运用对联，掌握对联的技巧，学会创作对联,从而提高其语文能力，增加其文化底蕴。关键词: 小学语文；综合性学习；对联；实验报告 指导教师：谭海生（***）

1、实验背景及意义

《全日制义务教育语文课程标准（实验稿）》指出：“在语文学习过程中，认识中华文化的丰厚博大，吸收民族文化智慧，培植热爱祖国语言文字的情感，培养爱国主义情感、社会主义道德品质，逐步形成积极的人生态度和正确的价值观，提高文化品位和审美情趣。”

祖国的语言是一座富有的精神宝库，对联是这精神宝库里璀璨夺目的明珠。我们所处的东莞地区，有可园、榴花公园、旗峰公园等包含丰富对联文化内涵的历史文化景观。我们学校所在地周围有许多字画店，活跃着一批爱好楹联文化的人，这些都是学生进行对联综合性学习的优质资源。近几年，东莞各界越来越重视文化建设，打造文化新城需要发扬传统文化，“国际花园城市”更需突出民族文化特色。因此，我们倡导传统文化正顺应了我市的发展潮流。

我们以先进的教育理论为指导，立足教育教改前沿，充分挖掘校本资源及传统文化资源，开展对联综合性学习,为学生提供了一个广阔的学习空间，切合课改精神，符合学校实际，具有较高的研究价值和可操作性，对提高语文教学质量和培养热爱祖国传统文化、扎根民族文化沃土、全面发展的现代复合型民族人才，构建和谐社会具有重要的现实意义。

2、实验目标

2.1围绕“对联”进行语文综合性学习，引导孩子们关注传统文化，激发他们对传统文化的兴趣，培养其高雅的情趣爱好，提高他们的文化素养，让优秀的民族文化浸润他们的心田，帮助他们树立起民族自豪感和自信心。

2.2培养学生的探究意识、创新意识、实践意识、自主意识、合作意识，让学生在各种语文实践中形成良好的学习探究习惯，培养创新精神，促进学生发现自己，学会与人合作交流，同时让学生体会到主题活动的乐趣，树立研究性学习的意识，掌握基本的操作方法，提高正确分析问题和解决问题能力，为以后的终生可持续发展打下良好基础。

3、实验对象及时间

我们以东莞市东城区花园小学六年级二班48个学生为实验对象。实验时间从2008年9月至2009年5月，历时九个月。

4、实验方法

（1）学习对联知识（2）社会调查（2）创作实践

5、实验步骤

5.1学习对联知识

5.1.1 查阅资料，了解对联的悠久历史，学习对联的有关知识。

对联世界丰富多彩，每一副对联都有它的用途。“兴趣是学习之源”。互联网为学生提供了广阔的学习的平台，我让学生到互联网查阅《对联大观》《对联世界》等多个网站，了解对联的起源、发展，认识对联的特点、对联的故事以及一些趣联妙对。我又指导学生订阅、购买了许多关于对联的课外读物，如浙江文艺出版社的《对子对对对》、湖南文艺出版社的《对联》、上海教育出版社的《小学对课》以及《楹联报》、《对联学刊》等书报杂志，并建立了对联学习博客《放飞2009》。我们还举行了对联知识抢答赛，学生对对联有了初步的的认识，兴趣也越来越浓。

5.1.2 快乐朗读，领略音韵之美

我们举行了三次对子歌朗读比赛,第一次是“对子歌朗诵小能手比赛”，同学们充分展现了个人的朗诵才华； 第二次是“对子歌小组朗诵比赛”，培养了学生的合作性；最有趣的是第三次的“对子歌艺术朗诵比赛”，因形式人数不限，真是百花齐放,有音乐伴奏读，有掌声伴奏读,有的用快板的形式读„„通过这些活动，学生们收集、欣赏了大量有趣的对子歌，充分领略汉语语言独特的美，学习对联的兴趣更浓了。

5.1.3 了解用途，学会运用

按照对联的用途，我们把对联分成若干类：迎春对联、行业对联、贺婚对联、名胜对联、宅第对联、祝寿对联、格言对联、题赠对联、哀挽对联„„ 为了帮助学生了解对联的分类，学会运用，我们先让学生认识了对联的分类，又欣赏了每一种类别的十多副对联，接着举行了丰富多彩的活动，如“行业对联竞猜活动”、“实用对联分类比赛”、“对联分类对对碰等，这些活动使学生认识到对联应用广泛，无事无物不可入联，为如何应用对联打下基础。5.1.4名联欣赏

对联世界丰富多彩，趣闻轶事很多，有的还成为历史佳话，千古传颂。我们通过举行名联解读、名联故事比赛、看图猜对联、看对联猜意思、听故事猜对联等活动，激发学生对对联的浓厚兴趣，培养了学生收集、积累资料的能力，为学生撰写对联打下基础。

5.1.5 学会区分上下联。

学生已经掌握了对子的特点：字数相等、词性相同、意义相关、平仄相对。老师适当点拨:上联最后一个字一般为仄声，下联最后一个字一般为平声。学生应用对联的一些技巧，尝试区分上下联。这是对学生对联综合知识的检测，引导学生把学到的知识应用到实际中，语文实践能力得到锻炼。

5.2社会调查

教育应与生活密切结合，在生活中学习，让儿童的学习成为生活的一部分。我们拥有丰富的对联学习资源和社会文化氛围。我们充分利用这些优质资源，引导学生去欣赏身边的对联。我们开展了四次参观活动：分别是“游名胜，赏名联”、“ 大街热闹对联多彩”、“家乡春联欣赏”和“寻找文化联的足迹”。活动前，全班同学先分成四组，分别是名胜联组、春联组、行业联组、文化联组，每组大约12人。出发前，每组制订好活动计划，设计好访问卡片。

秋高气爽的九月，名胜联组的同学参观了东莞可园、榴花公园、旗峰公园、中心广场等名胜古迹，欣赏、收集了三十多副名胜联；十月初旬，行业联组的同学到附近繁华的花园商业大街参观了酒店、茶肆、木器、字画等店铺，收集了四十多副行业联，访问了许多对联爱好者。十月中旬，春联组到樟村欣赏家乡民居的春联、宅地联，收集了春联、宅地联五十多副，访问了当地的书画名家„„十月下旬，文化组到东城第六小学参观了校园艺术长廊上的对联，并采访了校长和书法老师，又到岭南艺术馆欣赏了书画作品展览，同学们收集了五十多副文化楹联。

参观活动结束后，同学们采用各种方式汇报，如写调查报告、采访记，绘画，编对联集，做对联手抄报„„本环节选择学生自己熟悉的探索内容，贴近生活，让学生在生活中发现美、感受美、创造美，培养学生热爱生活、热爱祖国语言文字的情感，培养了学生观察、思维、收集的能力，语文实践能力大大提高，同时学生的交际能力和自理能力也得到提高。

5.3 对联创作实践

学语文是为了用语文，语文学习的核心是能力构建，而能力的构建主要通过活动来实现。我让学生在了解、掌握对联技巧的基础上，进行一系列的由简到深、由易到难的对联创作活动，5.3.1师生、生生互对

我先出上联“红”，学生则对出下联“绿”“黑”“白“蓝”“黄”等，我又出上联“南辕”，学生很快对出“北辙”，“声东”“击西”“左邻”“右舍”„„。接着学生出上联，老师对下联，还有男女互对，小组互对等。通过有趣的语言游戏，学生初步感受对联创作的乐趣。

5.3.2填写对子比赛（由各组组长抽签，在规定时间内小组合作完成），如：

冬对___,暮对___,走兽对___,鱼唇对__,虎爪对___ 悲对___,爱对___,地北对__,乘舟对__,射日对___ 5.3.3 举行征下联比赛，如：

芝麻开花步步高，_______________。

冬去山明水秀，__________________。

（这两个环节只是一个阶梯练习，为撰写对联作铺垫。）5.3.4 对联创作比赛

同学们可以根据主题自创对联：如山水名胜联、春联、题赠联、宅地联、行业联等，也可仿古诗、名联描校园美景„„

5.3.5自创对联书法比赛

同学们在规定的两小时内完成自创对联书法作品，软笔和硬笔至少各一份，材料不限，可写春联、题赠联，可做成书签、贺卡„„

同学们不但在活动中展示了自己的创作才能，书法水平也得到提高。5.3.6赠送对联

（1）春联赠乡亲：春节前夕，班上的书法高手周瑞欣、周鉴华等五位同学写春联赠送给樟村的老人。

（2）题赠联赠校友：悠悠六载情，毕业何忍别，依依惜别意，满怀师生情。小小一副对联，赠母校，怀感恩；赠老师，表谢意；赠同学，存友情„„

（3）格言对联广赠天下朋友

四小组分头行动，分别到花园大街、中心广场、富怡花园社区、旗峰公园四个地方书写并赠送对联。

（4）心意对联赠家人：学解缙，自创春联门上挂；家人生日赠寿联；书房挂联勉自己„„ 本环节属应用环节，把学到的知识应用到实际中，培养了学生的语文实践能力。学生充分调动自己的生活积累，在特定的语言情境中进行创作，这样既锻炼了每个学生的语言运用能力，同时也培养了他们的合作意识和关心家人、热爱学校、关爱社会的情感。6.实验成果

这次实验活动硕果累累，全班同学共写了48篇对联调查报告，其中王云豪同学的研究报告《古今对联对比》最出色。同学们还写了48篇采访记，出了三期手抄报共144份，春联组的同学共编写了12本《春联集》，其中钟俊伟同学搜集编写的《传统春联》内容最丰富。四个小组还合编了四本《对联集》，这些《对联集》图文并茂、内容丰富，是同学们心血的结晶。周鉴华等五位同学写了十多副春联分别赠送给樟村的十位老人，周瑞欣同学利用自己的“隶书”为小区的邻居写了大量的春联，受到乡亲们的赞扬，毕业前还送给老师一副。冯晓敏同学的画文配《花园对联一条街》等作品颇有创意。十位同学的对联书法作品在学校橱窗展览，受到师生好评。下面是几副孩子们创作的受到好评的对联：

以夜继日笑洒热汗千滴，沐雨栉风喜建广厦万间（陈晓标同学为身为建筑师的父亲创作）

百花吐艳绿如茵 满园硕果红似锦（卢丽娜同学为果园创作）室有仙风常载誉 人因宝扇早知秋（乐德胜同学为家电商店创作）藏古今文章瑰宝 聚中外学术精华（袁雪妮同学为图书馆创作）师指千条路 烛明万里程（姜珉宇同学为学校创作）

本次实验活动注重理论联系实践，从学校走向社会，由浅入深、由易到难，活动丰富多彩，知识容量大，趣味性浓，充分开发与利用课程资源和社会资源，创造性地开展各类活动，增强学生在各种场合学语文、用语文的意识，大大增强了学生的语言表达能力，学生的语文素养得到了明显的提高；在语文学习过程中，同学们广泛吸收民族文化精华，培养热爱祖国语言文字的情感，培养爱国主义情感、社会主义道德品质，逐步形成积极的人生态度和正确的价值观，正逐渐成为学习和生活的真正主人。

第五篇：实验报告

实验报告

固体碱催化剂KF/CaO-MgO-Fe3O4的制备与表征

摘要：采用在制备复合物CaO—MgO的过程中加入一定量磁性基质Fe3O4来制备磁性复合物CaO—MgO—Fe3O4，再以等体积浸渍法负载KF，制备了负载型磁性固体碱催化剂KF／CaO—MgO—Fe3O4，并将其用于催化菜籽油与甲醇酯交换反应制备生物柴油。重点考察催化剂制备条件对酯交换反应的影响。实验结果表明,在m(CaO)：m(MgO)=9:

1、KF负载量为载体质量的20％和500℃焙烧2h制备的催化剂具有较好的催化活性，酯化率达98.4％。磁性催化剂具有多孔结构，孔径在100nm左右，催化剂粒径(30—50)nm，是负载型磁性纳米固体碱催化剂。

关键词：磁性纳米固体碱；生物柴油；复合氧化物催化剂；磁性纳米复合氧化物催化剂

1.时代背景

生物柴油是一种典型的“绿色能源”，它是以植物油、动物油、餐饮废油等为原料制成的液体燃料，是一种清洁的可再生能源，是优质的石油替代品。大力发展生物柴油，对经济可持续发展，推进能源利用，控制城市空气污染，减轻环境压力具有十分重要的战略意义。

能源是经济社会发展的重要动力，面对全球经济的迅速发展，人类对能源的需求日益增长，中国能源消耗每年以超过10%的速度增长。长期以来，石化燃料一直是人类消费的主要能源。石化能源不可再生，按照目前已探明的世界石油储量和开采速度，全球石油的平稳供应只能维持40.6年。世界石油资源的日益枯竭和世界经济高速发展对石油资源的需求急速膨胀，使得原油的价格日益飚升，厄瓜多尔石油部长预计09年全球原油均价为55一60美元/桶(中金在线，2009)，2009年原油均价或至75美元/桶(中证网，2008)。中国社会科学院2008年4月7日发布的《中国能源发展报告(2008)》蓝皮书中预计，2007一2020年间，中国石油消费仍将保持较高的增长速度，其中2010年和2020年中国石油消费量将达4.07亿吨和5.63亿吨，分别比2006年提高17.42%和62.47%。报告预计，2007年至2010年石油需求年均增长率为4.5%，2010至2020年石油需求年均增长率为3.3%。其中柴油比重将继续提高，由2006年的34%提高到2007年的36%;汽油所占比重将减少;煤油比重保持在3%至4%之间(中证网，2008)。近年来，中国石油消费逐年递增，GDP和石油消费关联度提高、交通运输业迅速发展、企业拥有量快速增加等因素共同推动着中国的石油消费。根据中国石油和化学工业协会的统计，2008年我国原油表观消费量为3.65亿吨，其中进口原油1.79亿吨，对外依存度达到49%。随着农用柴油机械的发展，我国柴油市场的供需矛盾将不断突出，预计到2010年，我国柴油的需求量将超过1.5亿吨。同时，世界柴油需求量占燃料油总量的比例将会继续上升，全球柴油供应量不足的矛盾将不断激化，因此世界各国都把目光放到了石油替代能源—生物柴油的开发与应用上面。生物柴油是一种清洁的绿色能源。生物柴油和常规柴油的性能比较见表1(孙纯和刘金迪，2006)。与普通柴油相比，生物柴油具有诸多优良的环保性能。使用生物柴油燃料，可降低90%的空气毒性，降低94%的患癌率。由于生物柴油的含氧量高达10%，因此燃烧较为充分，排烟少，废气中只有少量一氧化碳和氮氧化合物，没有苯并芘及二恶英等。排放的CO与矿物柴油相比减少约48%，有催化剂时减少约95%，排放的CO2比矿物柴油减少约50%，SO2和硫化物的排放可减少30%，有催化剂时可减少70%以上;燃烧后残炭低，废气中微小颗粒物含量低(0.02%);具有良好的低温发动启动性能，无添加剂冷滤点达一20℃;具有较好的润滑性能，降低了喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损率，使用寿命更长;具有较好的安全性能，生物柴油闪点大于100℃，高于矿物柴油，在运输、储存、使用方面十分安全;具有良好的燃烧性能，其十六烷值超过50，燃烧性能优于矿物柴油，燃烧后残留物呈微酸性，可延长催化剂和发动机的使用寿命;生物柴油的生物降解率高(3星期后降解率:生物柴油98%，矿物柴油70%);具有可再生性能，与矿物柴油不同，其原料来源为各种植物油或动物油，原料供应源源不断;无须改动柴油机，即可直接添加使用生物柴油，并且无需另外添设加油设备、储存设备及人员的特殊技能培训;生物柴油以一定比例与石化柴油调和使用，可降低油耗、提高动力，且能减少尾气污染，改善环境质量(邢英和郡怡佳，2006;张良波，2008)。

2001年美国环保署颁布的生物柴油测试报告表明，与石油柴油相比，使用B20(20%生物柴油与80%柴油的混合物)的柴油混合燃料，可以使尾气中的生物柴油催化剂—磁性纳米固体碱的制备及应用烟尘含量降低10.1%，低碳烃降低21.1%，一氧化碳降低11.0%;若使用未掺杂的生物柴油，则可以使致癌物质多环芳烃减少80一90%，一氧化碳减少48%，二氧化硫减少30%一50%，烟度降低75%。生物柴油尾气排放符合欧Ⅲ标准。

国外生物柴油发展现状：能源危机和环境污染等问题的持续存在，越来越呼唤清洁能源的诞生。经科学家数十年的艰辛努力，新型替代能源—生物柴油得到了迅速发展，并己开始规模化使用。近年来，美国和欧盟纷纷制定优惠政策，鼓励本国企业大力发展生物柴油产业，支持农民种植油料作物，并提供高额的财政补贴，对生物柴油给予税收优惠，以提高生物柴油的市场竞争力，其发展势头十分强劲。

美国历来都相当重视能源战略，积极发展可替代能源是美国能源战略中的重要组成部分，作为一种新型替代能源，生物柴油在美国已经发展了相当长的时间。自20世纪90年代初，美国就开始将生物柴油投入商业应用，目前生物柴油己成为该国增长最快的新能源产品。1992年美国制定的能源政策措施中计划，到2010年，非石油的替代燃料要占到进口石油燃料总量的10%。2002年，美国材料试验学会(ASTM)通过了生物柴油标准。

2006年，美国生物柴油产量达2.5亿加仑，并计划于2012年使美国的生物柴油消费量增加到4.62亿升。截至2006年9月，美国共有81家生物柴油厂，另外还有82个项目正在投建或扩建当中。为了进一步鼓励使用生物柴油，美国农业部决定今后两年每年拿出1.5亿美元用以补贴生物柴油等生物燃料的使用。2006年，欧盟生物柴油产能超过600万吨，产量达到420万吨。2007一2010年间，欧盟生物柴油产量将维持33.9%的年增长幅度，并计划在2010年将生物

柴油占欧盟交通能源使用量的比例提高到5.8%，2020年提高到10%。为了增加生物柴油在燃料消费市场的需求量，欧盟于2008年1月提出了相应的议案，要求到2010年欧盟国家生物柴油消费量达到燃料消费市场的10%;另一项强制性目标要求欧盟国家到2012年生物柴油消耗量必须达到燃料总消耗量的6.5%，从而确保实施欧盟生物柴油的长期发展计划，实现环境的可持续性发展。欧盟制定了多项优惠政策鼓励开发和使用生物柴油，如免征生物柴油增值税，并规定机动车使用生物燃料占动力燃料总额的最低比例。德国、法国、意大利、奥地利、比利时、丹麦、匈牙利、爱尔兰、西班牙等国也纷纷开始研究和发展生物柴油，并制定了各自的发展战略，在生物柴油研究开发和产业化方面取得了相当的进展。

德国是目前全球最大的生物柴油生产国，主要采用纯态生物柴油(B100)作为车用燃料，实施免征燃油税政策(邢英和都怡佳，2006)。德国政府大力提倡使用生物柴油，对德国的生物柴油生产企业全额免除税收，使得生物柴油的价格低于普通柴油。2004年德国已有 1800个加油站供应生物柴油，并已颁布了德国生物柴油标准(DIN V51606)。法国对生物柴油的税率也为零，市场上

使用BS生物柴油，在排放控制严格的地区，使用B30生物柴油作为公共交通燃料。在欧洲，意大利是生物柴油使用最广泛的国家，基本上使用纯态生物柴油作为车用燃料，主要用于柴油车辆和农业机械方面。意大利对生物柴油的税率也为零，在国内已普及使用，使用标准是BS。在奥地利，生物柴油的税率为石化柴油的4.6%，目前有3个生物柴油生产厂，总生产能力超过14万吨/年。

葡萄牙的生物柴油生产主要使用菜籽油、大豆油和棕搁油，目前约有6家工厂，生产能力超过30万吨/年。近年来，西班牙也开始大力发展生物柴油产业，目前在建和己建设完成的生物柴油企业约10家，产能约40一60万吨/年，所有这些生物柴油项目建成后，西班牙有望挤入欧洲生物柴油生产四强。芬兰富腾能源公司在芬兰南部城市波尔沃兴建了1家生物柴油厂，于2007年夏季完工并投产，产量约为17万吨/年。拉脱维亚Bio一Venia公司也计划在波罗的海沿岸的文茨皮尔斯建造该国首座大型生物柴油总厂，产量约10万吨/年(段炼，2009)。近年来，阿根廷生物柴油出口量巨大。根据阿根廷农业部的统计资料显示，2007年阿根廷生物柴油出口量达31.9万吨的，其中76%出口给美国，23.7%出口给欧洲;2008年，阿根廷生物柴油产量突破150万吨，生物柴油协会预计，到2010年生物柴油产量将达到220万吨。目前阿根廷约有生物柴油生产厂8家，产能约60万吨/年。阿根廷政府鼓励企业投建生物柴油厂，为生物柴油企业提供优惠的税收措施，希望到2010年可以开始使用5%生物柴油。

在世界市场上，马来西亚逐步上升为生物柴油的主要出口国(段炼，2009)。马来西亚的生物柴油工业兴起于2006年，2006年7月，GoldenHope成立了第一个产能3万吨/年的工厂，2007年上半年，与马来西亚棕榈油委员会(MPOB)又合作兴建了第二个6万吨/年的的分厂。据市场统计，2007一2008年，已经投入运营的生物柴油工厂约12一巧家。到2007年底，这些工厂生产量达到约60一70万吨，到2008年中期约有200一2400万吨。在马来西亚生产的燃料作为Enffue(环境友好型燃料)的品牌被出口到世界各国，如美国、欧盟以及亚太国家。日本从1995年开始研究生物柴油，1999年建立了以煎炸油为原料日产259吨的生物柴油工业化生产实验装置，2003年生物柴油年产量达40万吨，并实施了生物能源“阳光计划”(全球品牌网，2009)。此外，印度有“绿色能源工程计划”(全球品牌网，2009)。加拿大惊呼本国生物能源行业落后于美欧和日本，大力调整政策迎头赶上;目前，瑞士正准备种植10万公顷生物柴油植物，借此解决每年50%左右的石油需求量;南美的巴西、阿根廷、哥伦比亚和亚洲的韩国以及俄罗斯等国也正积极发展生物柴油。

国内生物柴油发展现状：与国外相比，我国生物柴油的研发起步较晚，但发展迅速。目前我国生物柴油各方面的研究都取得了阶段性成果，一部分科研成果已达到国际先进水平，研究内容包括油脂植物的分布、筛选、培育、遗传改良及其加工工艺和设备。海南正和生物能源公司、湖南天源清洁燃料有限公司、四川古杉油脂化工公司和福建卓越新能源发展公司都己开发出拥有自主知识产权的生物柴油生产技术，并相继建成规模超过万吨的生物柴油生产厂，这标志着生物柴油产业在中国大地的蓬勃发展(武彤等，2008)。

我国对可再生能源生产企业也逐渐采取各种采取优惠措施，如减半征收增值税。随着《可再生能源法》的颁布，国家对可再生能源生产的政策也逐步确立，并出台了其他一系列配套细则，如2006年1月国家发改委颁布的《可再生能源产业发展指导目录》、《可再生能源发电有关管理规定》等法律;2006年6月财政部出台的《可再生能源发展专项资金管理暂行办法》;国务院常务会议审议并原则通过的《可再生能源中长期发展规划》等。从“十一五”起，国家和地方就开始在资金和财税两个方面大力支持可再生能源生产企业的发展。我国“十一五”纲要提出要发展各种石油替代品，将发展生物基液体燃料确定为国家产业的发展方向。2007年9月4日，国家发展和改革委员会向全社会公布了我国《可再生能源中长期发展规划》，提出到2010年生物柴油年利用量达到20万吨，2020年生物柴油年利用量达到200万吨。

2001一2004年是我国生物柴油企业发展的起始阶段。2003年，四川古杉油脂化学公司在河北邯郸建成了3万吨/年的生物柴油工厂，这是当时我国建成的最大的生物柴油工厂。截至2003年，我国共有5家生物柴油生产工厂，年生产能力约9万吨，年产量达到4一5万吨，主要以餐饮和食品企业回收的废油为生产原料。2004年我国新建生物柴油项目明显增多，当年开工建设的生物柴油项目主要有:河南星火生物工程公司的5万吨/年项目、福建源华能源科技公司的3万吨/年项目、四川古杉集团本部的3万吨/年项目、山东绿诺新能源公司的2万吨/年项目。此外，还有许多小型生物柴油项目开工建设。

从2005年开始，我国生物柴油产业进入高速发展阶段。到2005年底，我国已有8家生物柴油生产厂，年生产能力超过20万吨，较上年增长一倍多。其中，四川古杉油脂化工公司旗下的三个生物柴油工厂合计年生产能力达到7万吨，成为我国最大的生物柴油生产企业;河南星火生物工程公司的生物柴油年产能达到5万吨，位居全国第二位。2005一2006年我国生物柴油产业发展速度超出市场预期，新开工建设的生物柴油项目共有20多个，其中出现了一批年产5万吨以上的大型生物柴油项目。2006年部分大型生物柴油项目陆续竣工投产，使得我国生物柴油产能迅速增加。国家粮油信息中心统计数据显示，到2006年底，我国已有25家生物柴油生产企业，年生产能力达到120万吨，是2005 年的6倍。2006年我国建成投产的主要生物柴油项目有:安徽国风集团和江苏清江生物能源科技公司年产20万吨的生物柴油项目，这两个企业是目前我国单厂生产规模最大的生物柴油企业;四川古杉集团和山东华鹜集团年产10万吨生物柴油项目;浙江东江能源科技有限公司年产5万吨的生物柴油项目;江苏丹阳河海植物油厂年产4万吨的生物柴油项目;中国生物柴油国际控股有限公司、河南天冠燃料乙醇公司及石家庄金谷生物制品厂年产3万吨的生物柴油项目。

到2006年底，我国生物柴油产能达到300万吨/年，生物柴油产能继续增加，生产企业近50家。其中，江苏碧路生物能源饲料蛋白公司投资建设的年产25万吨生物柴油项目于2007年底建成投产，成为我国最大的生物柴油工厂。2007年我国建成投产的年产5万吨以上的其他大型生物柴油项目主要有:江苏宜兴四海公司巧万吨/年项目;辽宁瑞联科技发展公司、河北富宽油脂集团公司、河南星火生物工程公司、河南天冠燃料乙醇公司上海公司、江苏无锡华宏生物燃料公司、广西柳州明慧生物燃料公司、内蒙古天宏生物能源科技公司及四川古杉集团北京分公司10万吨/年项目;吉林植物油公司和金鹰集团福建莆田公司6万吨/年项目;河北东安实业公司、闻仁德上海环保能源公司及中国生物柴油国际控股有限公司5万吨/年项目。此外，还有许多年产5万吨以下的生物柴油项目建成投产。2007年全国生物柴油产能已达300万吨，但实际产量只有30万吨，增产空间较大。随着我国生物柴油产能快速扩张，生物柴油产量也随之增加。但由于2007年10月份以来国内外食用植物油价格大幅上涨，伴随着废弃油脂的价格也一路攀升，原料竞争加大，生物柴油生产成本提高，导致目前国内已建成的大型生物柴油企业开工率都保持较低水平，国内企业对生物柴油产业的投资热情降低，在一定程度上制约了国内生物柴油产业的发展。2008年新开工建设的生物柴油项目已明显减少，而停建和缓建的生物柴油项目却在不断增加，许多原计划今年扩大产能的企业也大都暂停了改扩建工作。尽管如此，近年我国生物柴油生产能力仍将会继续保持增加的趋势，只是增速开始放缓。2008年国家发改委批准了中石油南充炼油化工总厂6万吨/年、中石化贵州分公司5万吨/年和中海油海南6万吨/年3个小油桐生物柴油产业化示范项目，中国生物柴油的产业化得到逐步推进。四力l古杉、海南正和、福建卓越、重庆华正、北京清研等数十家企业参与生物柴油产业的开发与生产，并取得了一定的成果。到2008年底我生物柴油催化剂—磁性纳米固体碱的制备及应用国生物柴油生产能力至少增加100万吨，达到400多万吨。

近年来，我国相继建成了许多年产量过万吨的生物柴油厂。计划到2010年，我国年生产生物柴油100万吨;到2020年，年产生物柴油将达到900万吨。预计到2010年，我国生物柴油需求量将达2000万吨。面对着巨大的需求缺口，投资我国生物柴油的时机己经出现。

2.磁性纳米固体碱

2.1 磁性纳米固体碱的制备设想：通过一定的方法，将固体碱材料多功能化，即将系列碱土金属氧化物的负载型固体碱催化剂与磁性基质组合制备成系列磁性固体碱催化剂(KF/XO一Fe3O4，X=Mg，Ca，Sr)，赋予固体碱催化剂以磁性，制备出磁性纳米固体碱双功能催化剂，比较该系列催化剂的催化性能，筛选出催化效果较好的催化剂，并研究其在生物柴油制备中的应用。由于氧化钡(BaO)会溶解在甲醇中，并且有毒，因此一般很少研究氧化钡催化制备生物柴油。主要研究内容如下:(l)磁性固体碱催化剂的制备采用等体积浸渍法，研究了催化剂(KF/XO一Fe3O4,X=Mg，Ca，Sr)制备条件的优化(KF/XO的质量比、焙烧温度和焙烧时间)，并采用透射电镜(TEM)、低温从吸附一脱附、X一射线粉末衍射(XRD)、拉曼(Raman)、Hanunett指示剂和振动样品磁强计(VSM)等手段对催化剂进行表征。(2)筛选出催化效率较好的催化剂，进一步研究其在生物柴油制备中的应用，包括优化酯交换反应条件(催化剂用量、醇/油摩尔比、反应温度和反应时间)，催化剂耐酸耐水性能和催化剂回收、重复使用和再生。初步探讨催化反应机理。(3)初步设计生产工艺流程和磁性分离管。2.2 磁性纳米固体催化剂的制备：以共沉淀法、等体积浸渍法和焙烧法制备催化剂。以n(Na2CO3)：，n(NaOH)=3：1的溶液为底液和沉淀剂，称取一定比例的无水CaCl2和MgCl2·6H20，混合加人蒸馏水，搅拌至完全溶解，置于恒压滴液漏斗。400 r/min进行搅拌，控制滴液速率为l滴/s。滴加完毕后，60℃陈化6h，停止搅拌，静置1h，抽滤，洗涤至无杂质离子，马弗炉900℃焙烧4 h，得到钙镁复合氧化物载体。取一定量的载体粉末，以一定比例的KF溶液等体积浸渍，一定温度下焙烧一定时间，即得负载型KF／CaO—MgO固体碱催化剂。

2.3 磁性纳米固体碱的研究结论：采用共沉淀法，以钙和镁氧化物为复合载体，制备负载型纳米固体碱催化剂KF/CaO—MgO，在m(CaO)：m(MgO)=9：

1、KF负载量为载体质量的25％、焙烧温度600℃和焙烧时间3 h的条件下，制备的催化剂催化活性最高，酯化率达到95％以上。因此，磁性固体催化剂制备生物柴油是成功可行的。磁性固体催化剂是一种高效的环境友好催化材料，是在固体催化剂上负载磁性基质，使其不仅具有磁性功能而且具有碱性的催化功能的双重功能。这种催化剂具有较高的催化活性；易与反应体系分离回收，具有可再生能力；对环境友好，对反应设备没有腐蚀。

3.复合氧化物固体碱催化剂的研究

水滑石经煅烧后形成的复合氧化物中二价金属离子和三价金属离子分散均匀，可形成与无水碳酸钠碱强度相当的固体碱；通过调节水滑石中所含双金属离子的种类以及配比可对其碱强度和孔径分布实现有效调节。据报道，以水滑石煅烧制得的复合氧化物作为非均相催化剂可用于催化制备生物柴油，如David G Cantrell等用醇油物质量比为30：1，反应时间为3 h，在60℃下油脂转化率最高为74．8％；Wenlei Xie等。在催化剂用量为油重的7.5％，醇油物质量比为15：l，反应9 h后，油脂转化率为67％；陈和等在230℃，醇油物质量比12：1，催化剂用量为棉籽油油重的2％条件下，反应3 h后甲酯收率达到90％以上；Chawalit N等以Ca—Zn复合氧化物为催化剂，在60℃，101.325 kPa，醇油物质量比30：1，催化剂用量为油重的10％，反应1h后甲酯收率达94％；颜姝丽等将Zn／A1类水滑石的煅烧产物用于菜籽油一甲醇酯交换反应，发现具有较好的催化活性；齐涛等通过调节Zn／Al类水滑石中Zn／Al物质的量比，在200℃，2.5 MPa，醇油物质的量比为42：1，催化剂用量为油重的1.4％条件下用于催化菜籽油甲醇酯交换反应，菜籽油转化率达到80％。以水滑石煅烧制备的复合氧化物作为碱催化剂应用于生物柴油酯交换反应具有较高活性，但较大醇油比和较长反应时间限制了其在工业的应用。在前期研究基础上，通过共沉淀法，合成Zn／Al=4的复合氧化物，考察并优化了该固体催化剂在亚临界条件下催化菜籽油一甲醇酯交换反应的工艺条件以及高FFA和水含量对其催化反应的影响。Zn／A1复合氧化物催化生物柴油酯交换反应（齐涛 鲁厚芳 蒋炜 梁斌；四川大学化工学院）所得结论：1.用共沉淀法合成了Zn／A1为4的LDH，XRD分析表明样品具有较好的单一类水滑石结构。样品于400℃煅烧处理8 h后，对亚临界条件下菜籽油一甲醇的酯交换反应具有较好的催化活性。2.以Zn／A1复合氧化物为催化剂，在反应温度200℃，醇油物质量的比为24：1，搅拌转速为400 r／min，压力为2.5 MPa，催化剂用量为菜籽油油重的1.4％条件下，反应90min，菜籽油转化率可达84.25％。在催化酯交换反应中，该催化剂对FFA和水分具有一定的耐受能力。在FFA含量为油重的6％，水质量分数为10％时，油脂转化率仍在80％以上。

除此之外，下面有两例有关“复合氧化物催化剂”的研究进展。

Ca／Al复合固体碱催化剂用于生物柴油的制备(孙广东 李瑞娇 吴谋成；华中农业大学生物质能研发中心，食品科学技术学院)所得结论: 1.采用菜籽油为原料．自制固体碱催化剂制备生物柴油的试验条件为醇油摩尔比为12：1。催化剂用量为原料油质量的10％。反应时间9h，反应温度65℃，在此条件下收率90％以上。2.由于采用固体催化剂，非均相反应所需时间比传统采用液体酸或碱的时间长．但后处理大大简化．副产物甘油极易分离．避免了环境污染和有用化学品的流失。3.自制固体碱催化剂经过简单的处理后可重复使用。其生物柴油的主要指标达到了相关标准。

固体碱SrO—La203催化大豆油合成生物柴油(淳宏 谢文磊；河南工业大学化学化工学院)的研究：用共沉淀法制备了SrO—La2O3，复合氧化物固体碱催化剂，用于催化大豆油与甲醇的酯交换反应，并考察了催化剂制备方法及制备条件对大豆油转化率的影响。结果表明，采用共沉淀法、以氨水为沉淀剂，催化剂中Sr与La摩尔比1.5：1，催化剂焙烧温度973 K条件下显示出固体碱催化剂的最佳催化活性和稳定性。考察了酯交换反应条件对大豆油转化率的影响，结果表明，在甲醇沸点温度下，醇油摩尔比15：

1、催化剂用量占反应物总量3％、反应时问4 h的最佳条件下，大豆油转化率最高达92.63％。考察了SrO—La203，固体碱催化剂重复使用性能，结果表明，当催化剂重复使用3次后，再用773 K温度活化2h，催化剂活性仍保持90％以上，经5次重复利用后大豆油转化率仍能保持在90％左右。SrO—La203固体碱催化剂用于催化大豆油酯交换反应合成生物柴油，考察了反应条件、催化剂制备方法对大豆油转化率的影响，最后还考察了催化剂的稳定性能、在极性溶剂中活性组分的流失以及失活原因等方面问题。而且还考察了金属锶与镧摩尔比对固体碱催化剂的催化活性有较大影响。锶与镧摩尔比由0增大到2.0时，SrO—La203，固体碱催化大豆油酯交换反应的催化活性呈先增大后减小的趋势。在Sr／La摩尔比为1.5：1时，SrO—La203，催化剂对大豆油的转化率达到最大，为87.42％。原因是在SrO—La203系列固体碱中，金属锶与镧摩尔比较低时，经高温焙烧后形成的活性中心能够裸露在催化剂表面，并且随摩尔比增加有越多的碱性中心形成，催化活性不断增加；但过多增加锶含量，高温煅烧后不但不能完全分解形成的碱性中心，而且聚集在担体的表面和孔道内，堵塞孔道，使催化剂比表面积下降，固体碱催化活性降低。实验结果表明，SrO—La203，固体碱催化剂在催化大豆油与甲醇酯交换反应过程中Sr／La摩尔比选择1.5：1较合适。

综合上述前人的研究，利用复合氧化物固体碱催化剂来制备生物柴油的技术已经相当成熟，但仍存在一些问题。例如，如何保持它的高活性一直不变；如何寻找到最佳的二价金属和三价金属离子来制备复合氧化物固体碱；如何提高复合氧化物固体碱的催化活性及稳定性等等。尽管如此，但我相信随着化工技术的发展，采用此技术来制备生物柴油将不断被完善，形成化工生产规模。

4.固体碱KF/CaO-MgO-Fe3O4的设想

本课题拟通过一定的方法，将固体碱材料多功能化，即将磁性纳米固体碱与复合氧化物固体碱组合制备成KF/CaO-MgO-Fe3O4，赋予固体碱催化剂以磁性﹑稳定性﹑强碱性，制备出磁性纳米复合氧化物固体碱多功能催化剂，比较不同制备条件下催化剂的催化性能，筛选出催化效果较好的催化剂，并研究其在生物柴油制备中的应用。主要研究内容如下:(l)该固体碱催化剂的制备采用沉淀法和等体积浸渍法（本实验由于时间有限而且药品供给齐全，所以直接称取一定量CaO﹑MgO﹑Fe3O4粉末和KF·2H2O晶体进行搅拌混匀，然后高温煅烧），研究了该催化剂制备条件的优化(KF/（CaO-MgO）的质量比、焙烧温度、焙烧时间和后期对氧化钙和氧化镁的质量比)，并采用X一射线粉末衍射(XRD)和Hanunett指示剂等手段对催化剂进行表征。(2)筛选出催化效率较好的催化剂，进一步研究其在生物柴油制备中的应用，包括优化酯交换反应条件(催化剂用量、醇/油摩尔比、反应温度、反应时间和原料油的酸值及水含量)，催化剂耐酸耐水性能和催化剂回收、重复使用和再生。(3)初步探讨催化反应机理。

5.固体碱KF/CaO-MgO-Fe3O4的制备与酯交换反应

称取现成的CaO 9g﹑MgO 1g﹑Fe3O4 0.4g粉末以及一定量KF·2H2O晶体，并加入少许蒸馏水，在烧杯中用玻璃棒进行搅拌混匀，然后转移到坩埚里，再在马弗炉中一定温度下焙烧一段时间，待冷却后用坩埚钳取出，并装袋贴标签，放入干燥器中备用。

由于我们组的实验重点在于固体碱催化剂的制备与研究，因此酯交换反应时，参考文献中理论数据取菜籽油25g﹑无水甲醇 10.5g﹑催化剂 1g和磁石两粒 置于圆底二颈烧瓶，然后放在集热式恒温加热磁力搅拌器中反应三小时（67℃），待反应完全后进行减压过滤，去除混合物中的催化剂；再进行减压蒸馏，去除多余的甲醇，最后将混合液倒入分液漏斗中置于铁架台上进行静置，待分层明显后，从下放出甘油，从上收集粗生物柴油，称量甘油的质量和量取粗生物柴油的体积，并将粗生物柴油密封保存在贴好标签的药瓶里，以待后期气相色谱分析。

6.影响固体碱KF/CaO-MgO-Fe3O4的催化活性的因素分析

6.1 KF的用量

查阅相关文献资料，在催化剂制备过程中，25%KF用量（占载体CaO-MgO质量的百分数）作为理论最佳参考用量，另外我们组为研究不同KF用量对该固体碱催化活性的影响再取两组不同值（20%和30%）作为比较对象来研究。6.2 反应温度和焙烧时间 对于大多数催化反应来说，催化反应温度是一个必须考虑的因素，然而在催化剂制备过程中反应温度仍是一个重要的影响因素。纳米固体碱催化剂KF／CaO—MgO制备生物柴油的研究（李斌，段学友，王运，文利柏，韩鹤友）结果表明，在m(CaO)：m(MgO)=9:

1、KF负载量为载体质量的25％和600℃焙烧3 h制备的催化剂具有较好的催化活性，酯化率达95％以上。因此，我们组把600℃和3h作为最佳反应温度和焙烧时间，然后仍各取两组不同值500℃和700℃，2h和4h作为参照来进行实验探。

气象色谱分析前生物柴油的产率估计

气象色谱分析后生物柴油的实际产率

6.4 CaO﹑MgO质量比

基于实验时间有限，我们组积极听取老师意见，先将CaO﹑MgO质量比定为9:1，然后再综合上面所考虑的因素设计正交试验表进行实验，再根据所得甘油的质量来对产率进行初步估计，竟而选择出比较合适的反应温度﹑KF用量和焙烧时间，再在这三者一定的条件下探讨研究钙镁比对固体碱催化活性的影响，这样既节约时间，又合理可行。根据以上数据，我们选择第七组﹑第九组和理论最佳组所对应的上面三个条件来研究三组不同钙镁比8：2，7：3，9：1对催化活性和产率的影响，从而选出制备固体碱催化剂的最佳反应条件来催化制备生物柴油。7.探讨制备生物柴油的最佳反应参数

查阅相关文献，取理论最佳酯交换反应条件：醇油摩尔比为12:1（菜籽油 25g﹑无水甲醇 10.5g），催化剂用量 1g，反应温度67℃，反应时间3h。确定上述因素后，我们组重点考察了制备三组不同CaO﹑MgO质量比（8:2,7:3,9:1）的固体碱催化剂对酯交换的影响，相关数据如下：

注：理论最佳组中钙镁比为9:1的一组由于产率高于百分之百，故而舍去，经分析有以下可能原因：1.在做气象色谱分析时，水杨酸甲酯或生物柴油的加入量不符合标准；2.这组固体碱是我们组制备的第一组催化剂，由于试验经验不足等问题，在实验操作过程中可能存在一些错误；3.气象色谱分析时操作过程可能出现错误等。

8.结论与后期实验

综合上述实验操作与数据，可以得到以下结论：

(1)经浸渍法制备的磁性纳米固体碱KF/CaO-MgO-Fe3O4催化剂用于菜籽油酯交换反应中，具有较高的催化活性，菜籽油转化率最高达98.4％，最低达62.8％，从此可看出催化剂的制备方式不同对生物柴油产率的影响。

（2）在甲醇沸点温度下，醇油摩尔比12：1（菜籽油25g﹑无水甲醇10.5g），催化剂用量1g，反应时间3h时，固体碱KF/CaO-MgO-Fe3O4在m(CaO)：m(MgO)=9:

1、KF负载量为载体质量的20％、焙烧温度500℃和焙烧时间2h的最佳制备条件下菜籽油转化率可达98.4％。但考虑钙镁比对产率的影响，我们可以初步总结出8:2是一个比较稳定合适的比例，但仍需后期实验考察与分析。

（3）从以上数据可知，根据甘油的质量来进行产率的初步估计时存在巨大偏差，因此我们组根据估计的产率选择适当的固体碱制备条件来探讨钙镁比对产率的影响时没有预测的合理，这也是后期实验必须解决的问题。对于钙镁比的影响，除以上研究过的三组，再可选取实验序号为1﹑3﹑4和9所对应的固体碱制备条件来考察研究。（4）针对理论最佳组，在后期实验中也应重新试验，再综合上述所有数据进行对比判断，从而得出在酯化反应条件一定的情况下，针对固体碱的制备条件不同来选择最佳制备方案的结论。

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