中文摘要：

利用废油脂原料是生物柴油产业未来的发展方向，而开发高性能固体酸催化剂是其中最为重要的一个环节。本课题首次提出以葡萄糖和铁盐为原料，采用有机凝胶先驱体转化法，结合不完全碳化和磺化工艺，制备磁性磺化碳基微米中空纤维，用于催化废油脂合成生物柴油。课题拟以葡萄糖-铁体系为对象，研究凝胶先驱体可纺性、碳化和磺化工艺条件及相形成过程与微米纤维组成、结构及特性之间的关系，优化制备工艺过程，实现比表面积、相分布、化学组成、晶粒尺度及纤维直径等的可控。同时，探索微米纤维的化学组成、微观结构、晶粒和直径大小、长径比等因素对其催化特性的影响规律，认识和揭示磁性磺化碳基微米纤维和反应物之间作用的内在机制。从而通过调控微米中空纤维的组成、微观结构及形貌，以获取最佳的催化性能，并利用磁性组分简化催化剂的分离和回收过程。最终开发出碳基微米纤维的高效、低成本制备新技术，为这种新型催化剂的工业化应用奠定基础。

结论摘要：

随着石油资源的日益枯竭和人们环保意识的逐步提高，生物柴油已经成为科学研究的热点。目前制备生产生物柴油过程中广泛采用均相酸碱催化剂, 虽然其反应效率高，但存在是产物与催化剂分离困难、设备腐蚀和环境污染严重等问题。固相催化是近些年发展起来的新型催化技术，由于其具有反应条件温和，催化剂可重复使用，容易采用自动化连续生产，以及对环境无污染等优点，而被越来越多的应用在生物柴油生产过程中。本项目首次通过有机凝胶先躯体法制备出催化剂寿命长、低成本、比表面较大、具有强磁性易于分离回收的Fe/C-SO3H中空纤维材料，并将其运用于催化废油脂和甲醇的酯化反应来制备生物柴油。具体研究试验如下 1、首先以葡萄糖和金属盐为原料，采用有机凝胶先躯体法制备前躯体纤维，在氮气气氛下煅烧得到中空纤维Fe/C。再经过浓硫酸磺化引入磺酸基团得到目标催化剂Fe/C-SO3H纤维。利用SEM、XRD、FT-IR 、VSM 、BET等表征手段对Fe/C-SO3H纤维的微观形貌、结构、物相组成、磁性能、比表面积、孔径大小进行了表征分析，优化了Fe/C-SO3H纤维的碳化、磺化处理工艺。验证了在外加磁场作用下Fe/C-SO3H纤维可有效的简化催化剂分离回收过程。 2、将所制备的Fe/C-SO3H中空纤维用于催化甲醇与废油脂进行酯化反应，通过测量生物柴油转化率，考察了醇酸摩尔比、催化剂的用量、反应温度、反应时间以及催化剂重复使用次数对转化率的影响。结合单因素实验分析研究Fe/C-SO3H催化制备生物柴油的最佳反应条件。在最佳的反应条件下，废油脂的转化率达到90%以上。同时，通过外加磁场可以对催化剂进行回收，当回收重复使用10次后，废油脂转化率仍高于80%。综上所述，所制备的Fe/C-SO3H固体酸催化剂纤维相对于传统的固体酸催化剂，具有比表面积大，催化活性高，可快速回收和重复利用等特点。Fe/C-SO3H的成功制备为生物柴油催化工艺的提高提供了理论和实践基础。