南京大學的一步法催化氧化環南京大學的一步法催化氧化環

近年來在甲醇制烯烴反應中獲得廣泛用途的SAPO-34分子篩呈非層狀CHA結構，將其控制合成為二維超薄結構極為困難，常見的無機納米晶吸附限制生長的方法也難適用于此類材料。近日，南京大學開發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，并同時在其孔道中引入了一定量的CuO團簇。

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個分子篩籠。CuO以約0.7 nm的團簇形式定位于分子篩的籠中，可增加薄片分子篩的穩定性，同時，由于其形貌特點，CuO團簇主要位于表層或次表層籠中，靠近材料的外表面，這使得即使不能進入分子篩孔內的分子也有很大的機會通過孔口而接觸到CuO團簇，可能產生獨特的催化作用。

目前己二酸主要由兩步法生產：第一步用氧氣或空氣將環己烷氧化為環己酮和環己醇，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，對設備要求高，而且會產生大量的廢水、廢氣，如NOx。因此發展利用分子氧一步催化氧化環己烷制取己二酸的催化路線是該領域的重要課題。

研究結果表明，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己烷制取己二酸，且性能突出，環己烷轉化率大于42%，己二酸選擇性大于74%。該性能被歸結為獨特的孔口催化作用機理，位于孔口內的CuO團簇能夠催化環己酮的進一步氧化，而形狀非常相似的環己醇卻不能發生進一步的氧化作用。該結果為介觀催化研究提供了可能。