Determination of active sites on the synthesis of novel Lewis acidic deep eutectic solvent catalysts and kinetic studies in microalgal biodiesel production

氯化胆碱 化学 酯交换 催化作用 生物柴油生产 甲醇 生物柴油 深共晶溶剂 路易斯酸 脂肪酸甲酯 氯化物 有机化学 无机化学 共晶体系 合金
作者
Ange Douglas Potchamyou Ngatcha,Anqi Zhao,Shen Zhang,Wenlong Xiong,Moinuddin Sarker,Jingliang Xu,Md. Asraful Alam
出处
期刊:RSC Advances [The Royal Society of Chemistry]
卷期号:13 (15): 10110-10122 被引量:5
标识
DOI:10.1039/d3ra00543g
摘要

Experimental and theoretical considerations for kinetic modeling of the transesterification reaction of microalgae lipids into biodiesel were investigated using Lewis acid deep eutectic solvents (DESs) as a catalyst. The acid sites involved in the reaction were characterized using acetonitrile as a probe to understand the mechanism. DES ChCl-SnCl2 (choline chloride-tin ii chloride) showed higher catalytic activity in transesterification due to its higher acidity compared to DES ChCl-ZnCl2 (choline chloride-zinc chloride). This was illustrated by geometric optimization of the DES structures through density functional theory (DFT) which showed that the metal centers furthest from the choline moiety are the most acidic and the bond lengths of Sn-Cl were between 2.56 and 2.77 Å, and were greater than the Zn-Cl bond lengths from 2.30 to 2.48 Å, making the ChCl-SnCl2 DES more acidic and more suitable for the biodiesel production. The fatty acid methyl ester (FAME) conversion from microalgae lipid was 36.75 mg g-1 under ideal conditions (6 molar ratio methanol-lipid with 8 vol% DES dosage in methanol at 140 °C for 420 min). The activation energy is found to be 36.3 kJ mol-1 based on the pseudo-first-order reaction, in addition, the DES catalyst (ChCl-SnCl2) drove the reaction chemically and did not show mass transfer limitation. Information from this study can help to advance the development of an efficient and environmentally friendly industrial biodiesel production technology.

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