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固体碱催化剂,非均相,生物柴油,酯交换反应,微波

生物柴油（即脂肪酸烷基酯）已成为一种替代柴油的燃料，是一种新型清洁燃烧燃料，可作为矿物柴油的替代品，用于由植物油和脂肪等可再生资源生产的发动机，这些资源主要由甘油三酯构成（Gao等人，2010；Li等人，2012；Shao等人，2008）。使用生物柴油的主要优点是它具有可生物降解性、可再生性、低排放特性、高闪点、优异的润滑性和优越的十六烷值，可在不修改现有发动机的情况下使用（Leung等人，2010；Li等人，2011）。最近，它在世界各地受到越来越多的关注。
酯交换反应是目前生产生物柴油最受欢迎的反应途径。任何含有游离脂肪酸和/或甘油三酯的原料，如植物油、废油、动物脂肪和废油脂，都可以转化为生物柴油。在传统的酯交换反应方法中，使用了不同种类的催化剂，如硫酸、氢氧化钠或氢氧化钾。然而，为了分离和净化催化剂和产品，会产生大量废水。因此，为了开发一种环境友好的工艺并降低生产成本，引入了一种使用非均相催化剂的新工艺（Demirbas，2009；Kim等人，2004；Wen等人，2010）。
Kim等人（2004）报道了Na/NaOH/c - Al₂O₃非均相碱催化剂的制备以及使用非均相催化剂从植物油生产生物柴油。对反应时间、搅拌速度、共溶剂的使用、油与甲醇的比例以及催化剂的用量等反应条件进行了优化研究。制备的Na/NaOH/c - Al₂O₃非均相碱催化剂在优化的反应条件下表现出与传统均相NaOH催化剂几乎相同的活性。Alonso等人（2009）研究了锂掺杂CaO催化剂中锂含量和活化温度对甘油三酯与甲醇酯交换反应的影响。结果表明，当活化温度高于LiNO₃的熔点（492K）时，催化剂开始具有活性。Soares Dias等人（2012）研究了用氧化镁负载的SrO非均相催化剂对大豆油进行甲醇解。制备的催化剂表现出类似的催化行为，使FAME（生物柴油）含量高于94%。Srilatha等人（2012）展示了通过两步非均相催化过程从含有高游离脂肪酸的废食用油中生产生物柴油。首先使用25wt.%的TPA/Nb₂O₅催化剂将游离脂肪酸与甲醇酯化，然后在ZnO/Na - Y沸石催化剂上用甲醇对油进行酯交换。负载20wt.%ZnO的Na - Y催化剂表现出高活性。Wan Omar和Amin（2011）研究了在Sr/ZrO₂催化剂上废棕榈油（WCPO）向生物柴油的非均相酯交换反应以及该过程的优化。在最佳甲醇与油摩尔比为29:1、催化剂负载量为2.7wt.%、反应时间为87min和反应温度为115.5℃时，WCPO的酯交换反应产生了79.7%的最大甲酯产率。
此外，目前大多数酯交换反应都是使用传统的传热设备如水浴、油浴和加热夹套进行加热。但这些加热技术相当缓慢，并且样品内部会形成温度梯度。微波辐射作为一种非常规能源，在过去几年中已广泛应用于有机合成（Lidstrom等人，2001）。与传统加热相比，微波辐射加热所需的能量输入非常少，并为化学反应提供了一种舒适、安全和清洁的工作方式（Liu等人，2010）。如今，微波辐射也被用于许多领域，包括辅助植物油酯交换生产生物柴油（Hsiao等人，2011；Kumar等人，2011）。
本文的主要目的是研究酒石酸钾钠掺杂氧化锆在微波辐射辅助下对大豆油酯交换反应的影响。此外，还研究了影响大豆油酯交换反应的其他重要因素，如甲醇/油摩尔比、催化剂用量、反应温度和反应时间。

有机水凝胶,细菌纤维素,抗冻,多功能性,应变传感器

近年来，具有高灵敏度、柔韧性和变形能力的柔性应变传感器在人机交互、人造皮肤、人工智能、可穿戴设备和软机器人等领域具有潜在的应用前景。应变传感器的关键是设计和制造高韧性和可变形的材料，能够将外部环境给予的刺激（如应力、应变、剪切等）转化为电信号（如电阻、电容、电流和电压等），以实现对人体宏观运动信号和微妙生理信号的实时捕捉。迄今为止，在高性能应变传感器的设计方面取得了快速进展。为了组装应变传感器，已经开发了各种具有高柔韧性、高灵敏度、生物相容性、水导电性和可变形性的水凝胶。然而，水凝胶的机械性能不足限制了其应用潜力。为了提高水凝胶的机械性能，人们开发了一些成功的策略，包括纳米复合水凝胶、拓扑水凝胶和多交联网络水凝胶。特别是，细菌纤维素（BCs）是由细菌产生的大多糖分子。由于其相对纯净的化学成分、良好的机械强度和机械稳定性、高结晶度和生物相容性，基于BCs的水凝胶可以成为强化、柔性超级电容器和可穿戴传感器的理想候选材料。
通常，富含高含水量的导电水凝胶可以允许离子快速传输。然而，使用去离子水作为分散剂的传统导电水凝胶不可避免地会遇到冻结问题，降低了水凝胶的工作温度范围和寿命。目前，主要有两种策略来解决冻结问题。第一种策略是将两性离子聚合物/聚电解质引入水凝胶中，或将离子/两性离子引入水凝胶的分散介质中。为了达到抗冻目的，需要引入更高浓度的离子，这会导致导电水凝胶的氢键和机械性能下降。第二种是将多元醇（如山梨醇、乙二醇、甘油）引入有机水凝胶的分散介质中。当多元醇被引入导电有机水凝胶中时，一些水分子被多元醇取代，多元醇可以在二元体系中容易地形成氢键，在提高工作温度范围的同时增强有机水凝胶的机械性能。实际上，水含量的减少会影响水凝胶的导电性，限制其应用潜力。经典的策略是通过引入导电聚合物、石墨烯、碳纳米管、聚苯胺、MXenes和金属离子等导电部件来构建复合水凝胶，以解决这个问题。其中，金属离子通过一系列不同的特征与反馈水凝胶一起显示出巨大的潜力。在文献中，金属配位键被用于构建能量耗散机制，以提高水凝胶的机械性能和电性能。然而，水凝胶的其他性能，如粘附性和自愈合性，却被忽略了。有一些关于具有自愈合能力、高韧性和良好灵敏度的纤维素基或聚合物基导电凝胶的报道。Ding和他的同事开发了一种具有优异生物相容性、粘弹性和快速自愈合能力的CNF - PPy/PB杂化水凝胶。在之前的文献中，我们的团队对具有自愈合能力和良好灵敏度的水凝胶，如纤维素基水凝胶、半纤维素基水凝胶和网络水凝胶，做了系统的工作。
值得注意的是，自然界中皮肤和肌肉等生物软组织由于存在多级协同网络结构而具有柔韧性和敏感性。受生物软组织多级结构的启发，本文报道了一种以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和聚乙烯醇（PVA）共价交联聚合物为第一网络，以细菌纤维素（BCs）和氯化钙通过配体结合为第二网络的双网络多功能有机水凝胶。第一网络主要作为双网络结构中的软相，以维持有机水凝胶的稳定性和弹性，同时第二网络通过形成纳米增强区域来提高有机水凝胶的韧性和自愈合性能。此外，构建的应变传感器不仅可以检测人体的宏观运动，还可以检测微妙的生理信息，包括行走、手指、肘部和膝盖弯曲、按压、吞咽、眨眼和语音识别。这些优势使有机水凝胶在可穿戴传感器和其他电子设备中具有潜在的应用价值。