Page 106 - 精细化工2019年第8期
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·1594· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 36 卷
图 5 CASA 催化剂的 TG 曲线
Fig. 5 TG curve of CASA catalyst
a—壳聚糖原料；b—CASA 催化剂；c—CASA 催化剂（对应于 由图 5 可知，200 ℃以下 CASA 催化剂有轻微
元素分布分析的随机选择区域）；d—混合元素；e—硫元素；f—碳
元素；g—氧元素 失重，约 6.8%，鉴于该温度范围内此材料的总酸密度
图 3 样品的 SEM 图及 CASA 催化剂的元素分布图 和—SO 3H 酸密度变化不大，同时参考相关文献 [20] ，
Fig. 3 SEM images of the samples and elemental mapping 推测此轻微失重是由于其表面物理和化学吸附水的
images of CASA catalyst 蒸发所致，基本不存在脱水与脱酸同时进行的情况；
2.1.5 FTIR 分析 200~650 ℃内有大幅度失重，约 53.4%，鉴于该温度
范围内此材料的总酸密度和—SO 3 H 酸密度急剧下
图 4 为 CASA 催化剂的 FTIR 谱图。
降，推测此过程存在—COOH 和—SO 3 H 的热分解、
碳材料的热解等反应。因此，将制得的 CASA 样品
在 200 ℃以下用于催化果糖脱水合成 5-HMF 能够保
持较好的热稳定性。
2.1.7 XPS 谱图与元素分析
图 6 为 CASA 催化剂的 XPS 谱图。
图 4 CASA 催化剂的 FTIR 谱图
Fig. 4 FTIR spectrum of CASA catalyst
–1
由图 4 可知，1025 和 1154 cm 附近是 CASA
2 –
材料的特征峰，分别对应—SO 3 H 中 —SO 的伸缩
3
振动和 O==S==O 的对称伸缩振动，说明所合成碳材
–1
料的表面存在—SO 3 H 活性酸性位点。1624 cm 处 图 6 CASA 催化剂的 XPS 谱图
Fig. 6 XPS spectrum of CASA catalyst
的吸收峰归属于 C==C 的伸缩振动，表明碳材料可
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能含双键，如：存在多环芳烃结构。3426 cm 处的 由图 6 可见，165.8、280.1 和 530.1 eV 附近处
强吸收峰对应于酚羟基或羧基中—OH 的伸缩振动， 分别对应 S 2p、C 1s 和 O 1s 的 XPS 窄谱。XPS 谱
其大量存在会使 CASA 材料的表面具有亲水性。1714 图表明，CASA 样品中不存在其他杂质，且含大量
–1
cm 处的吸收峰对应于—COOH 中 C==O 的伸缩振 的表面—COOH，为其提供高密度的表面酸性位点。
动，表明固体酸表面可能存在—COOH 官能团 [19] 。由 此外，165.8 eV 处的 S 2p 单峰说明，CASA 材料中
上述 FTIR 结果可知，CASA 催化剂的表面可能大量 所有的硫原子均包含在—SO 3 H 中，与文献结果高度
存在—SO 3 H、酚羟基和—COOH 等官能团，可使其 一致 [21] 。为明确 165.8 eV 处 S 2p 单峰对应的是
具有多重的 B 酸位。 —SO 3 H 而非 CASA 材料表面残留的极少量硫酸根，
2.1.6 TG 分析 将该样品置于去离子水中，超声、收集滤液，并采
图 5 为 CASA 催化剂的 TG 曲线。 用乙二胺四乙酸二钠-钡滴定法对其进行硫酸根的
