Page 138 - 《精细化工》2020年第9期

·1852· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

2.9.3 催化剂用量对开环转化率及产物羟值的影响 标，因此对催化剂的重复使用率进行了考察。在探
在反应温度为 80 ℃，催化剂用量分别为 0、 究的最佳实验条件下进行反应，反应结束后，在磁
0.5%、1.0%、1.5%、2.0%（以原料环氧大豆油的质 场中高效回收催化剂，用无水乙醇多次洗涤并在
量计）的条件下反应 6 h，考察催化剂用量对开环转 100 ℃的烘箱中干燥 12 h。将干燥后的催化剂用于
化率及产物羟值的影响，结果如图 12 所示。从图 下次反应，重复回收催化剂进行 6 次实验后（反应
12 可以看出，随着催化剂用量的增加，转化率及羟 条件保持一致，均为最佳实验条件），测定环氧大豆
值均不断增大。当催化剂用量为环氧大豆油质量的 油的开环转化率及产物大豆油多元醇的羟值，实验
1.0%时，转化率达最大值 99%，产物羟值达最大值 结果分别如图 14 和图 15 所示。经过 6 次重复使用
365 mg KOH/g，随后开始下降。这是由于催化剂过 后，环氧大豆油的开环转化率仍可达 97%，产物羟
量时，磁性催化剂容易发生团聚，反应物与催化剂 值达 330 mg KOH/g。从图中可以看出，经过重复使
的接触机会减小，导致催化活性降低。因此，催化 用后，环氧大豆油的开环转化率及大豆油多元醇的
剂的最佳用量为原料环氧大豆油质量的 1%。 羟值均未出现明显下降，催化剂的催化效果保持良
好，说明催化剂的稳定性好，可重复回收使用。

图 12 催化剂用量对开环转化率及产物羟值的影响
Fig. 12 Effect of the catalyst dosage on the ring-opening conversion
and hydroxyl value of the product 图 14 催化剂的循环使用次数对开环转化率的影响
Fig. 14 Effect of cycle times of catalyst on the ring-
opening conversion
2.10 催化剂的回收
图 13 为催化剂在磁场环境下的高效回收示意
图。如图 13 所示，左图为生成物大豆油多元醇，右
图中在吸铁石的作用下，催化剂迅速团聚在一起且
溶液变为澄清。由此可见，磁性基质的引入解决了
纳米催化剂粒子分离和回收困难的缺陷，有利于催
化剂的回收和再利用。

图 15 催化剂的循环使用次数对产物羟值的影响
Fig. 15 Effect of the cycle times of catalyst on the hydroxyl
value of the product

3 结论

（1）将 Fe 3 O 4 纳米粒子进行改性，并与共沉淀
2–
法有机组合，合成了以 ZrO 2 /Fe 3 O 4 为载体，SO 4 为

图 13 催化剂回收前后照片 活性中心的磁性固体酸催化剂。对该磁性固体酸催
Fig. 13 Pictures of the catalyst before and after recycling 化剂的结构、酸性、磁性能进行了一系列表征，证

2–
2.11 催化剂的重复使用率测试 明了 SO 4 的负载及磁性基质的引入，且其具有两个
催化剂的稳定性是衡量催化剂性能的重要指 酸强度较强的酸性分布位点。