[發明專利]一種二維超薄CuO@SAPO-34分子篩薄片材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201810999714.6
• 申請日: 2018-08-30
• 公開（公告）號: CN109095493B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 郭向可;郭學鋒;丁維平;祝艷;薛念華;彭路明
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: C01B39/54
• 分類號: C01B39/54;C01G3/02
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 陳旭

一種二維超薄CuO@SAPO?34分子篩薄片材料，厚度為1～30納米，晶體結構為SAPO?34分子篩，硅/鋁原子比為0.15～0.25，Cu的質量含量為0.5～5％。本發明的有益效果在于：利用廉價易得的磷酸鋁、硅源和有機胺為反應物，通過化學法剝離層狀前體，進而進行氣相晶化，制備得到上述二維超薄CuO@SAPO?34分子篩材料，銅和硅的含量在一定范圍內可調。其具有巨大的外表面積，和大量的分子篩籠暴露窗口，有獨特的反應性能。該二維超薄CuO@SAPO?34分子篩材料在催化環己烷經氧氣氧化制己二酸反應中表現出了迄今為止最好的催化性能。該材料有諸多優點，可以經工業化大量生產。發明方法模板劑用量少，適用于工業化大量生產、且成本低、環境污染小。本發明公開了其制法。

技術領域：

本發明涉及一種二維超薄CuO@SAPO-34分子篩薄片材料及其制備方法與在環己烷氧化制己二酸反應中的應用。

背景技術：

具有CHA結構的SAPO-34分子篩，是SAPO系列分子篩(磷酸鋁硅分子篩)中最重要的一員，擁有良好的熱穩定性、水熱穩定性和離子交換性。而且，通過摻雜引入雜原子進入其分子篩內部，從而可以拓展和提高其催化活性。其中，引入Cu而形成的Cu-SAPO-34分子篩，在汽車尾氣處理方面體現出了優異的催化活性，例如，NOx和NH₃的催化轉化等。

因此，Cu-SAPO-34分子篩作為一種新型的催化材料吸引了人們廣泛的關注。大量的與Cu-SAPO-34分子篩合成相關的文獻報道以及專利申請不斷被發表和公開。例如，文獻報道有：2017年，大連化物所劉中民課題組在中國的Chinese Journal of Catalysis上發表的一篇文章中報道了利用Cu-SAPO-34分子篩用于催化NOx的還原反應；2016年，中國石油大學劉計省課題組在中國的Chinese Journal of Catalysis上發表的一篇文章中報道了利用介孔的Cu-SAPO-34分子篩用于氨氣選擇性催化還原反應；的SAPO-5分子篩納米片；2018年，天津大學的王晨課題組在Journal of Catalysis上發表的一篇文章中報道了Cu-SAPO-34分子篩用于汽車尾氣處理；2012年的專利申請有：Cu-SAPO-34的直接合成法(申請號：01280072685.X)；2014年的專利申請有：一種Cu-SAPO-34分子篩催化劑、制備方法及其用途(申請號：201410495419.9)，一種助劑摻雜的Cu-SAPO-34催化劑及其制備方法和應用(申請號：201410455295.1)；2016年的專利申請有：Cu/SAPO-34分子篩催化劑及其制備方法和應用(申請號：201610741146.0)；2017年的專利申請有：Cu-SAPO-34分子篩催化劑的制備方法(申請號：201711329689.2)，。在這些報道中，人們的研究主要可以歸結為：(1)Cu-SAPO-34分子篩新的合成方法，(2)Cu-SAPO-34分子篩在催化反應特別是在汽車尾氣處理方面的應用，(3)SAPO分子篩晶體形貌的控制。

總結多年以來關于Cu-SAPO-34分子篩制備的文獻結果，可以發現還沒有一種方法制備出一種硅鋁比可調且厚度低于30納米的薄片狀CuO@SAPO-34分子篩材料及其在環己烷氧化制己二酸催化反應中的應用。

目前工業上用的硝酸氧化法，為二步法，即將環己烷氧化為環己醇和環己酮，之后，再將環己醇和環己酮氧化為己二酸。過程復雜，不環保。

發明內容：

所要解決的問題：本發明針對以上問題提供一種二維超薄

CuO@SAPO-34分子篩薄片材料及其制備方法與其在環己烷氧化制己二酸反應中的應用，具有良好的催化作用，且環保。

本發明的技術方案如下：

一種二維超薄CuO@SAPO-34分子篩薄片材料，其薄片的厚度為1～30納米，其分子篩晶體結構為SAPO-34，其中硅/鋁原子比為0.15～0.25，Cu的質量含量為0.5～5％。