[发明专利]一种二维铜基纳米片催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种二维铜基纳米片催化剂及其制备方法和应用，所述催化剂具有如式(I)所示的结构单元，本发明提供的二维铜基纳米片催化剂，是一种二维孔状材料，可以暴露更多的催化活性位点，且比表面积大，有助于底物的吸附和脱附，提高催化性能，并且其具有超疏水的性能，可以使反应特异性停留在亚砜阶段，效果显著，在催化时，产物亚砜的选择性最高可达97％，原料的转化率高达96％‑98％；并且有利于催化剂的回收和重复利用，循环5次后，催化剂的催化时原料的转化率与产物的选择性依旧达到95％左右，该催化剂制备条件温和，步骤简单，产率高，易实现工业放大，用途广泛。

技术领域

本发明属于催化剂领域，涉及一种二维铜基纳米片催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

硫醚化合物是油品中难以脱除的一类化合物，在油品中丰富存在，传统的加氢脱硫工艺成本高，难以满足深度脱硫的要求。砜和亚砜化合物是硫醚氧化的主要产物，砜类化合物具有广谱生物活性，尤其将砜类机团引入不同种类化合物结构中进行修饰时，可以得到一系列的具有广谱生物活性的化合物，使得它们在农药和医药方面有着广泛的应用。如除草剂、杀菌剂、杀虫剂、抗肿瘤药、抗病毒药、抗HIV-1和抗痨等药物。鉴于砜类化合物具有如此广泛的应用，对硫醚氧化的研究从未停息。最普遍的硫醚氧化方法是金属盐催化制备亚砜化合物，如钒盐化合物(NH₄VO₃、V₂O₅和NaVO₃)、铼盐化合物(CH₃ReO₃和Re(PPh₃)₂OCl₃)、钛盐化合物(TS-1、TS-2和Ti-MCM-41)、钼盐化合物(MoSi-1、杂多酸H₃PMo₁₂O₄₀和Py₃PMO₁₂O₄₀)等金属盐，虽然它们能有效地将硫醚氧化成亚砜，但是大多数金属盐化合物以均相的催化为主，催化剂的循环与回收非常困难，产物与体系分离也非常困难，且钒铼钼钛等金属是重金属，污染环境。最近几年开发了一些用于硫醚氧化的异相催化剂，疏水的烷基链修饰的POM化合物有效地将硫醚转化为砜类化合物，但由于复杂的合成过程限制其发展。

CN103664715B公开了一种硫醚催化氧化制备亚砜的方法，以甲醇为溶剂，以双氧水为氧化剂，在纳米金-硅胶催化剂存在下，25～70℃条件下液相反应将硫醚选择氧化为亚砜。所述的纳米金-硅胶催化剂是由金和多孔性二氧化硅构成的一种本体型催化剂，其中Au含量为2.5-6.0％。本发明以双氧水作为氧化剂，硫醚转化率86～100％，亚砜选择性86～100％；催化剂对硫醚催化氧化反应表现出优异的催化性能，且制备简单，稳定性好，但是此方法纳米金-硅胶催化剂较为昂贵，并且循环回收利用率差，限制了使用。

目前，由于双氧水作为反应体系的氧化剂，它具有很强的氧化性，对催化有毁灭的破坏。硫醚氧化的难点在于催化剂回收重复利用的效率非常低。因此，研究开发可多次回收利用的硫醚氧化催化剂，具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种二维铜基纳米片催化剂及其制备方法和应用

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种二维铜基纳米片催化剂，所述催化剂具有如式(I)所示的结构单元：

本发明提供的二维铜基纳米片催化剂，是一种二维孔状材料(原子结构框架示意图如图1所示)，可以暴露更多的催化活性位点，且比表面积大，有助于底物的吸附和脱附，提高催化性能，并且其具有超疏水的性能，可以使反应特异性停留在亚砜阶段，效果显著。