Page 175 - 《精细化工》2021年第8期

第 8 期 程 珂，等: 磺酸基功能化 C/Si 材料催化合成短碳链结构磷脂 ·1669·

英毛细管柱和火焰离子化检测器）对 1.4.2 节所得样 2.1.1 FTIR 分析
品进行定性和定量分析，以确定结构磷脂产物中脂 图 1 为 SBA-15 和 C/Si-SO 3 H 的 FTIR 谱图。
肪酸的组成和含量 [25] 。具体如下：通过对比所得脂
肪酸甲酯与其对应标准品的保留时间，对结构磷脂
中脂肪酸的组成进行定性分析；通过外标法对结构
磷脂中脂肪酸进行定量分析，且每种脂肪酸含量以
摩尔分数表示。此外，以结构磷脂产物中所引入丙酸
（C3∶0）或丁酸（C4∶0）的摩尔分数作为 C/Si-SO 3H
材料催化性能的评估指标。对结构磷脂的脂肪酸甲
酯样品分别进行 3 次检测，取其平均值。
1.4.4 天然大豆卵磷脂中脂肪酸组成及含量的检测
参考 1.4.2 中的皂化甲酯化方法，将天然大豆卵
磷脂原料中的脂肪酸转化为脂肪酸甲酯。将获得的 图 1 SBA-15（a）和 C/Si-SO 3 H（b）的 FTIR 谱图
Fig. 1 FTIR spectra of SBA-15 (a) and C/Si-SO 3 H (b)
甲酯化样品进行气相色谱检测，结果发现大豆卵磷

脂结构中含油酸（C18∶1）、亚油酸（C18∶2）、棕 如图 1 所示，与曲线 a 相比，曲线 b 中增加了
榈酸（C16∶0）和硬脂酸（C18∶0）4 种脂肪酸， 如下特征吸收峰：1190 和 620 cm 对应于 O==S==O
–1
其摩尔分数如表 1 所示。 对称伸缩振动吸收峰，说明所制备材料中成功引入
了—SO 3 H [26] ；1610 cm 对应于 C==C 伸缩振动吸收
–1
表 1 大豆卵磷脂的脂肪酸组成 [27-28] –1
Table 1 Fatty acid composition of soybean lecithin 峰 ，表明材料中存在芳环结构；1700 与 2910 cm
分别对应于—COOH 中 C==O 和 O—H 的伸缩振动
脂肪酸种类
吸收峰，表明材料中存在—COOH，3421 cm 对应于
–1
C18∶1 C18∶2 C16∶0 C18∶0
摩尔分数/% 65.43 23.72 6.58 4.27 —OH 伸缩振动吸收峰，表明材料中存在—OH。此外，
–1
曲线 a、b 中均含有 1080、807 和 469 cm 处分别对
1.4.5 短碳链脂肪酸接入率的计算 应于 SBA 结构中的 Si—O—Si 反对称伸缩振动吸收
对 1.4.2 节得到的结构磷脂产物的脂肪酸甲酯 峰、对称伸缩振动吸收峰和弯曲振动吸收峰 [29] ，说
样品进行气相检测，并通过式（1）和（2）计算短 明所制备材料保留了 SBA-15 骨架结构。综合所述，
碳链脂肪酸接入率。 所制备的 C/Si-SO 3 H 材料以 SBA-15 为载体，且含
S
n / %   100 （1） 有—SO 3 H、—OH、—COOH 等酸性官能团。
  M 2.1.2 拉曼光谱图分析
n
接人率/ %= 1  100 （2） C/Si-SO 3 H 催化剂的拉曼光谱见图 2。由图 2 可
n  1 n  2 n  3 n  4 n 5 –1
式中：S 表示气相检测的脂肪酸甲酯峰面积； 表 知，在 1373 和 1593 cm 处存在两个明显的宽峰，
分别对应 D 带和 G 带。其中，D 带归因于催化剂的
示该种脂肪酸甲酯的响应因子；M 表示该种脂肪酸 3 [30]
无定形碳结构，与 sp 碳的缺陷位点有关 ；G 带
甲酯的相对分子质量；n 表示所测脂肪酸甲酯的摩 2
归因于晶态石墨层的平面内 sp C—C 的伸缩振动
尔分数，%；n 1 、n 2 、n 3 、n 4 、n 5 分别表示所引入的 2
（E 2g 对称），与石墨化的 sp 碳相关。由图 2 还可知，
脂肪酸甲酯、亚油酸甲酯、油酸甲酯、硬脂酸甲酯、
由 D 带强度可初步判断所制备的 C/Si-SO 3 H 材料含
棕榈酸甲酯物质的量，mol。
有较多无定形碳结构，此结构有利于引入高密度的
1.5 催化剂的回收利用
—SO 3 H（B 酸位），进而使催化剂表面含强 B 酸位。
催化剂的稳定性可通过测定其回收利用性进行
此外，D 带与 G 带的积分强度比 I D /I G （对应积分面
评估。每次催化反应后，对离心分离所得催化剂依
积比），常作为评估碳材料石墨化程度的重要指标，
次用正己烷、乙醇和去离子水进行洗涤，100 ℃干
且数值越大反映材料中无定形碳的含量越高。通过
燥 12 h 后进行循环利用。
对图 2 拉曼 光谱 图进 行分 峰拟 合计 算可 得
2 结果与讨论 I D /I G =1.68，此数值>1 进一步说明 C/Si-SO 3 H 材料以
无定形碳结构为主。同时说明，在浓硫酸活化时，
2.1 催化剂的表征 大量含—SO 3 H 的多环芳香碳环以无序方式堆积而
2
为了探究所制备 C/Si-SO 3 H 材料的理化性质， 形成占主导的无定形碳结构，使 sp 碳的平均尺寸减
采用多种表征手段对其进行表征。 小 [31-32] 。上述结果进一步说明，C/Si-SO 3 H 材料表