سنتز و عملكرد نانوكاتاليزورهاي اكسيد فلزات سريم و نيكل بر پايۀ زيركونيا به‌منظور توليد بيوديزل‌

Synthesis and Performance of Nickle and Cerium Metal Oxide Nanocatalysts Based on Zirconia to Produce Biodiesel

امروزه بيوديزل به‌عنوان جايگزيني مناسب براي سوخت‌هاي فسيلي در نظر گرفته شده است. با توجه به اهميت زيست‌محيطي بيوديزل، در مطالعۀ حاضر، اكسيدهاي ZrO2-NiO و ZrO2-CeO2 با نسبت‌هاي مولي مختلف با استفاده از روش همرسوبي و سل ژل پچيني سنتز شد و فعاليت‌هاي كاتاليزوري آن‌ها براي توليد بيوديزل از روغن ذرت و روغن پسماند مورد بررسي قرار گرفت. كاتاليزورهاي جديد از لحاظ مورفولوژي، كريستالوگرافي و تركيب شيميايي با تكنيك‌هاي شناخته‌شدۀ پراش اشعۀ ايكس، طيف‌سنجي پراش انرژي پرتو ايكس، ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميداني و طيف‌سنجي مادون قرمز تبديل فوريه بررسي شدند. عوامل و پارامترهاي مختلف مؤثر در ميزان توليد بيوديزل، از جمله نسبت روغن به متانول، دماي واكنش ترانس‌استريفيكاسيون و روش سنتز نانوكاتاليزور براي كاتاليزورهاي مورد نظر بهينه شد. نتايج تجربي نشان دادند كه استفاده از زيركونيوم‌‌دي‌اكسيد به‌همراه اكسيد فلزات به‌عنوان كاتاليزور، باعث افزايش سينتيك و كاهش زمان واكنش توليد بيوديزل مي‌شود. همچنين بالاترين عملكرد كاتاليزور در نسبت مولي روغن به متانول (1 به 10) و نسبت مولي 10=Zr/Ni و 10=Zr/Ce مشاهده شد، به‌طوري‌ كه بازدهي تبديل روغن پسماند و روغن ذرت به بيوديزل بر روي كاتاليزور ZrO2-CeO2 به‌ترتيب 92 و 83% با دقت تحليلي رضايت‌بخش (R.S.D.≤ 4.8٪) و براي كاتاليزور ZrO2-NiO به‌ترتيب 83 و 78% با دقت تحليلي رضايت‌بخش (R.S.D.≤ 5.3٪) به دست آمد.

Nowadays, biodiesel is considered as a suitable alternative for fossil fuels. According to the bioenvironmental importance of biodiesel, in the current study, ZrO2-NiO and ZrO2-CeO2 oxides with different molar ratios were synthesized using coprecipitation method and Pechini sol-gel; their catalytic activities were also studied to produce biodiesel from corn oil and waste cooking oil. New catalysts were investigated in terms of morphology, crystallography, and chemicals with well-known techniques of X-ray diffraction, X-ray energy diffraction spectroscopy, field emission scanning electron microscopy, and Fourier transform infrared spectroscopy. Different factors and parameters affecting biodiesel production such as oil to methanol ratio, transesterification reaction temperature, and nanocatalyst synthesis method were optimized for the catalysts of interest. The empirical results showed that the use of zirconium oxide with metal oxide as catalyst increases synthetic and decreases reaction time of biodiesel production. Also, the highest catalyst performance was observed in the moral ratio of oil to methanol (1/10) and molar ratios of Zr/Ce and Zr/Ni= 10. Furthermore, the transformation efficiency of waste cooking oil and corn oil to biodiesel on ZrO2-CeO2 catalysts were 92 and 83% with a satisfactory analytic accuracy (R.S.D.≤ 4.8٪ ) and with ZrO2- NiO catalyst were 83 and 78% with a satisfactory analytic accuracy (R.S.D.≤ 5.3٪ ).