南京大學(xué)一步法催化氧化環(huán)乙烷制己二酸取得進(jìn)展

近年來(lái)在甲醇制烯烴反應(yīng)中獲得廣泛用途的SAPO-34 分子篩，是非層狀CHA 結(jié)構(gòu)，將其控制合成為二維超薄結(jié)構(gòu)極為困難，常見(jiàn)的無(wú)機(jī)納米晶吸附限制生長(zhǎng)的方法也難適用于此類材料。近日，南京大學(xué)發(fā)展了一種控制合成二維超薄分子篩的新方法，獲得了二維超薄SAPO-34 分子篩材料，并同時(shí)在其孔道中引入了一定量的CuO 團(tuán)簇。

這種二維超薄CuO@SAPO-34 分子篩新材料的厚度約7 nm，在其厚度方向僅能容納5 個(gè)分子篩籠。CuO 以約0.7 nm 的團(tuán)簇形式定位于分子篩的籠中，可增加薄片分子篩的穩(wěn)定性，同時(shí)，由于其形貌特點(diǎn)，CuO 團(tuán)簇主要位于表層或次表層籠中，靠近材料的外表面，這使得即使不能進(jìn)入分子篩孔內(nèi)的分子也有很大的機(jī)會(huì)通過(guò)孔口而接觸到CuO 團(tuán)簇，可能產(chǎn)生獨(dú)特的催化作用。

超過(guò)95%的己二酸由兩步法生產(chǎn)。第一步用氧氣或空氣將環(huán)己烷氧化為環(huán)己酮和環(huán)己醇，即所謂的KA 油；第二步用硝酸將KA 油氧化為己二酸。該法不僅周期長(zhǎng)，設(shè)備要求高，而且會(huì)產(chǎn)生大量的廢水廢氣，如NOx。發(fā)展利用分子氧一步催化氧化環(huán)己烷到己二酸的催化路線是該領(lǐng)域的重要課題。

研究結(jié)果表明，二維超薄CuO@SAPO-34 分子篩新材料，能夠以一鍋煮的方式催化氧氣氧化環(huán)己烷制取己二酸，且性能突出：環(huán)己烷轉(zhuǎn)化率大于42%，己二酸選擇性大于74%。該性能被歸結(jié)為獨(dú)特的孔口催化作用機(jī)理，位于孔口內(nèi)的CuO 團(tuán)簇能夠催化環(huán)己酮的進(jìn)一步氧化，而形狀非常相似的環(huán)己醇卻不能發(fā)生進(jìn)一步的氧化作用。該結(jié)果為介觀催化研究提供可能。