مهمترين چالش مربوط به فرايند توليد بيوديزل، يافتن كاتاليستي است كه علاوه بر فعاليت و بازدهي بالا در اين واكنش، پايداري و امكان استفاده مجدد داشته باشد. در همين راستا، سري نانوكاتاليست‌هاي Ca/ZM-U (Si/Zr=x) با مقادير 30و5،10،15،20x=، (نسبت مولي سيلسيم به زيركونيوم) جهت استفاده در فرآيند توليد بيوديزل سنتز شدند. با توجه به اينكه نوع و روش سنتز كاتاليست در تعيين كيفيت بيوديزل نقش مهم و اساسي دارد، پايه سيليكاتي با داپينگ فلز زيركونيوم در ساختار آن و با نسبت مولي 30و5،10،15،20Si/Zr=، به عنوان پايه كاتاليستي و اكسيد كلسيم با مقدار ثابت 20% به عنوان فاز فعال انتخاب، و سنتز نانوكاتاليست‌ها با روش هيبريدي هيدروترمال-اولتراسوند انجام شد. همچنين ازتابش امواج اولتراسوند به محلول سنتز در مرحله بارگذاري فاز فعال انجام شد تا خواص مطلوب و منحصر به فردي در كاتاليست‌ها ايجاد شود. نمونه Ca/ZM-U (Si/Zr=10) علاوه بر روش سونوشيمي، به روش تلقيح نيز سنتز شد تا تفاوت‌هاي سونوسنتز و تلقيح فاز فعال بررسي شود. نانوكاتاليست‌هاي سنتز شده، به كمك آناليز‌هاي XRD، FESEM، EDX، BET و FTIR تعيين خصوصيت و مشخصه يابي شدند. نتايج آناليز XRD تشكيل فازهاي كريستالي CaO و MCM-41 را بدون وجود آلودگي در ساختار نانوكاتاليست‌ها نشان مي‌دهد. اثبات ابعاد نانومتري، مورفولوژي يكنواخت و همگن نانوكاتاليست‌هاي سونوسنتز شده نيز با تحليل تصاوير حاصل از آناليز FESEM انجام شد. همچنين پراكندگي بهتر ذرات در نمونه Ca/ZM-U (Si/Zr=10)سنتز شده با امواج اولتراسوند، به كمك آناليزهاي FESEM و EDX مشخص شد. در نهايت سطح ويژه در دسترس هريك از نانوكاتاليست‌ها با استفاده از آناليز BET محاسبه شده و گروه‌هاي عاملي موجود در ساختار نانوكاتاليست Ca/ZM-U (Si/Zr=10) با تعميم آن به تمام نمونه‌ها، توسط طيف سنجي مادون قرمز تعيين شد. ارزيابي عملكرد نانوكاتاليست‌هاي سنتز شده، طي واكنش تبادل استري و در شرايط ثابت (دما=70 درجه سانتي گراد، نسبت مولي متانول به روغن=9و درصد وزني كاتاليست نسبت به خوراك=5) براي تمام نمونه ها انجام شد. كيفيت بيوديزل توليد شده در هر واكنش و در نتيجه ميزان تبديل تري‌گليسريد به بيوديزل به وسيله دستگاه كروماتوگرافي گاز تعيين شد كه نتيجه آن تبديل بيش از 88 درصدي براي واكنش كاتاليز شده با نمونه Ca/ZM-U (Si/Zr=10) بود.

با در نظر گرفتن مشكلات زيست‌محيطي موجود و لزوم استفاده از سوخت‌هاي تجديدپذير مانند بيوديزل، سري نانوكاتاليست‌هاي Ca(X)/Al-MCM-41 با مقادير 30و 20، 10X= (درصد وزني كلسيم) جهت استفاده در فرآيند توليد بيوديزل سنتز شدند. با توجه به اينكه نوع و روش سنتز كاتاليست در تعيين كيفيت بيوديزل نقش مهم و اساسي دارد، ماده MCM-41 با داپينگ فلز آلومينيوم در ساختار آن و با نسبت مولي 50%Si/Al=، به عنوان پايه كاتاليستي و اكسيد فلز كلسيم به عنوان فاز فعال انتخاب، و سنتز نانوكاتاليست‌ها با تابش امواج اولتراسوند به محلول سنتز در مرحله بارگذاري فاز فعال انجام شد تا خواص مطلوب و منحصر به فردي در كاتاليست‌ها ايجاد شود. نمونه Ca(20)/Al-MCM-41 علاوه بر روش سونوشيمي، به روش تلقيح نيز سنتز شد تا تفاوت‌هاي سونوسنتز و تلقيح فاز فعال بررسي شود. نانوكاتاليست‌هاي سنتز شده، به كمك آناليز‌هاي XRD، FESEM، EDX، TEM، BET و FTIR تعيين خصوصيت و مشخصه يابي شدند. نتايج آناليز XRD تشكيل فازهاي كريستالي CaO و MCM-41 را بدون وجود آلودگي در ساختار نانوكاتاليست‌ها نشان مي‌دهد. اثبات ابعاد نانومتري، مورفولوژي يكنواخت و همگن نانوكاتاليست‌هاي سونوسنتز شده نيز با تحليل تصاوير حاصل از آناليز FESEM انجام شد. همچنين پراكندگي بهتر ذرات در نمونه Ca(20)/Al-MCM-41سنتز شده با امواج اولتراسوند، به كمك آناليزهاي FESEM، TEM و EDX مشخص شد. در نهايت سطح ويژه در دسترس هريك از نانوكاتاليست‌ها با استفاده از آناليز BET محاسبه شده و گروه‌هاي عاملي موجود در ساختار نانوكاتاليست Ca(30)/Al-MCM-41 با تعميم آن به تمام نمونه‌ها، توسط طيف سنجي مادون قرمز تعيين شد. ارزيابي عملكرد نانوكاتاليست‌هاي سنتز شده، طي واكنش ترانس استريفيكاسيون و در شرايط ثابت (دما=70 درجه سانتي گراد، نسبت مولي متانول به روغن=12و درصد وزني كاتاليست نسبت به خوراك=6) براي تمام نمونه ها انجام شد. كيفيت بيوديزل توليد شده در هر واكنش و در نتيجه ميزان تبديل تري‌گليسريد به بيوديزل به وسيله دستگاه كروماتوگرافي گاز تعيين شد كه نتيجه آن تبديل بيش از 84 درصدي براي واكنش كاتاليز شده با نمونه Ca(30)/Al-MCM-41 بود.