南京大学一步法催化氧化环乙烷制己二酸取得进展

近年来在甲醇制烯烃反应中获得广泛用途的SAPO-34 分子筛，是非层状CHA 结构，将其控制合成为二维超薄结构极为困难，常见的无机纳米晶吸附限制生长的方法也难适用于此类材料。近日，南京大学发展了一种控制合成二维超薄分子筛的新方法，获得了二维超薄SAPO-34 分子筛材料，并同时在其孔道中引入了一定量的CuO 团簇。

这种二维超薄CuO@SAPO-34 分子筛新材料的厚度约7 nm，在其厚度方向仅能容纳5 个分子筛笼。CuO 以约0.7 nm 的团簇形式定位于分子筛的笼中，可增加薄片分子筛的稳定性，同时，由于其形貌特点，CuO 团簇主要位于表层或次表层笼中，靠近材料的外表面，这使得即使不能进入分子筛孔内的分子也有很大的机会通过孔口而接触到CuO 团簇，可能产生独特的催化作用。

超过95%的己二酸由两步法生产。第一步用氧气或空气将环己烷氧化为环己酮和环己醇，即所谓的KA 油；第二步用硝酸将KA 油氧化为己二酸。该法不仅周期长，设备要求高，而且会产生大量的废水废气，如NOx。发展利用分子氧一步催化氧化环己烷到己二酸的催化路线是该领域的重要课题。

研究结果表明，二维超薄CuO@SAPO-34 分子筛新材料，能够以一锅煮的方式催化氧气氧化环己烷制取己二酸，且性能突出：环己烷转化率大于42%，己二酸选择性大于74%。该性能被归结为独特的孔口催化作用机理，位于孔口内的CuO 团簇能够催化环己酮的进一步氧化，而形状非常相似的环己醇却不能发生进一步的氧化作用。该结果为介观催化研究提供可能。