Page 198 - 《精细化工》2023年第5期

·1118· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

2.1.6 VSM 分析 渐增大；过量 C3∶0 和 C4∶0 的加入会增大反应体
Fe 3 O 4 、Fe 3 O 4 @SiO 2 和 Zn-Fe 3 O 4 @SiO 2 3 种材料 系的黏度进而降低底物到活性位点间的传质效率，
的室温磁滞曲线如图 5 所示。 最终导致 SCFA 的接入率持续减小 [20] 。因此，最佳
的 m(SLs)∶m(C3∶0)∶m(C4∶0)为 1∶4∶4。

图 5 Fe 3 O 4 、Fe 3 O 4 @SiO 2 和 Zn-Fe 3 O 4 @SiO 2 的室温磁滞曲线
Fig. 5 Room temperature magnetization curves for Fe 3 O 4 , 图 6 底物质量比对 SCFA 接入率的影响
Fe 3 O 4 @SiO 2 and Zn-Fe 3 O 4 @SiO 2 Fig. 6 Effect of mass ratio of substrates on SCFA
incorporation rate
由图 5 可知，3 种材料均未出现磁滞现象、剩 2.2.2 催化剂用量对 SCFA 接入率的影响
磁和矫顽力基本为零，表明均具有典型的超顺磁性 [20] 。 设置 m(SLs)∶m(C3∶0)∶m(C4∶0)=1∶4∶4、
2
其中，Fe 3O 4 的饱和磁化强度为 80.68 A·m /kg；对于 反应温度为 50 ℃、反应时间为 4 h、SLs 质量为 0.10
2
Fe 3O 4@SiO 2，该值急剧降至 53.22 A·m /kg，表明该材 g，考察催化剂用量对 SCFA 接入率的影响，结果见
料在 Fe 3 O 4 表面包覆了非磁性 SiO 2 壳层；对于 Zn- 图 7。
2
Fe 3 O 4 @SiO 2 ，该值则进一步降至 43.71 A·m /kg，说明该
材料在 SiO 2 壳层负载了大量活性组分 Zn，但 Zn-
Fe 3 O 4 @SiO 2 仍可进行高效磁分离。同时，发现外加
磁铁可使 Zn-Fe 3 O 4 @SiO 2 从反应液中快速分离，而
撤离磁铁该反应液经简单晃动即可重新分散，该现
象进一步说明 Zn-Fe 3 O 4 @SiO 2 对外加磁场具有快速
响应性，并可快速、有效地从反应液中进行分离，
这在实际生产中具有非常重要的应用价值。
2.2 反应条件的优化
实验方法同 1.2.3 节，以 Zn-Fe 3O 4@SiO 2 催化酸

解 SLs 合成 SCSPLs 为探针反应，采用单因素法对底
图 7 催化剂用量对 SCFA 接入率的影响
物质量比、催化剂用量、反应温度和反应时间进行优化。
Fig. 7 Effect of catalyst dosage on SCFA incorporation rate
2.2.1 底物质量比对 SCFA 接入率的影响
设置催化剂用量为 3%（以反应原料总质量计， 由图 7 可知，随着 Zn-Fe 3 O 4 @SiO 2 用量的增加，
下同）、反应温度为 50 ℃、反应时间为 4 h、SLs SCFA 的接入率先增大后减小。当其用量为 5%时，
质量为 0.10 g，考察底物质量比对 SCFA 接入率的 SCFA 的接入率达到最大，为 74.97%±1.03%，其对
影响，结果见图 6。 应 C3∶0 和 C4∶0 的接入率分别为 35.13%±0.96%
由图 6 可知，随着底物中 C3∶0 和 C4∶0 的质 和 39.84%±0.72%，表明适当增大催化剂的用量可提
量的增加，SCFA 的接入率先增大后减小，且当 高其反应活性位点的利用率，进而高效催化酸解反
m(SLs)∶m(C3∶0)∶m(C4∶0)=1∶4∶4 时，SCFA 应，促使 SCFA 的接入率持续增大；但催化剂的用
的接入率最大，为 68.61%±2.00%，其对应 C3∶0 量过多时，容易发生磁团聚沉降，导致催化剂的总
和 C4∶0 的接入率分别为 32.16%±1.20%和 36.45%± 比表面积降低而使其活性位点与反应原料的有效接
1.31%。上述结果说明，反应体系中含适量的 C3∶0 触比表面积减少，使催化效率降低，最终导致 SCFA
和 C4∶0 时，可与催化剂的活性位点充分接触而促 接入率减小 [15] 。因此，Zn-Fe 3 O 4 @SiO 2 的最佳用量
进酸解反应的高效进行。因而，SCFA 的接入率逐 确定为反应原料总质量的 5%。