[发明专利]一种ECNU-29钛铝硅酸盐纳米片及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种ECNU‑29钛铝硅酸盐纳米片及其制备方法和应用，其特点是以ECNU‑29为骨架氧化物以四面体形式相互连接构成一种新型的二维有序微孔复合氧化物材料，其化学组成为：Ti_pM_mⁿ⁺Al_xSiO_y；制备以含苄基的两亲性双季胺盐作为有机模板剂，通过水热合成和铵交换后焙烧，制得具有完整晶态结构的ECNU‑29，该催化剂在含有质子性溶剂的体系中催化氧化酮类或醛类有机化合物，合成相应的肟类化合物。本发明与现有技术相比具有开放的孔道结构，氨氧化性能、使用寿命及催化稳定性均显著提高，酮类或醛类反应物的转化率和目标产物选择性均接近99%或更高，拓宽了酮类氨氧化催化反应的研究和应用领域。

技术领域

本发明涉及无机化学合成和化工应用技术领域，具体的说是一种ECNU-29新型钛铝硅酸盐纳米片催化剂及其制备方法和该催化剂在酮类或醛类氨氧化反应中合成肟的应用。

背景技术

肟类化学品是一类重要的化工中间体，以大宗化学品环己酮肟为例，经贝克曼重排可制备ε-己内酰胺，己内酰胺经聚合后可进一步用于合成纤维、塑料、薄膜、人造革等具有巨大的市场需求。以具有有序微孔结构的钛硅酸盐为催化剂、双氧水为氧化剂的液相氧化反应体系制肟类化学品具有反应条件温和、原子利用率高、副产物为水、对环境友好等优点，切合可持续发展的理念，是绿色化学的典型代表。由于催化剂骨架中含具有氧化-还原催化的特性过渡金属钛原子以及孔材料自身的具有的产物择形性，使其具有优异的定向催化氧化性能。

意大利Enichem公司采用钛硅酸盐TS-1为催化剂，以环己酮、过氧化氢、氨水为原料一步合成环己酮肟取得了很好的结果，并实现了工业化应用(Sci.Catal.,1990,55,43.)。继TS-1之后，科技工作者们又相继成功合成了TS-2、Ti-Beta、Ti-MWW等二十多种具有不同拓扑结构的微孔钛硅酸盐材料。钛硅酸盐材料由于具有优异的酮类或醛类氨氧化性能，因此研发具有新结构的钛硅酸盐材料一直是该领域的研究热点；其中采用新型有机模板剂导向合成新型钛硅酸盐材料是一种重要的方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种ECNU-29钛铝硅酸盐纳米片及其制备方法和应用，采用氧化钛、氧化铝和氧化硅以四面体形式相互连接，构成具有完整晶态结构的ECNU-29钛铝硅酸盐纳米片，该晶态结构以ECNU-29为骨架，且氧化物以四面体形式相互连接构成的一种新型的二维有序微孔复合氧化物材料，其制备是以含苄基的两亲性双季胺盐作为有机模板剂，通过水热合成和铵交换后焙烧，制得具有完整晶态结构的ECNU-29钛铝硅酸盐纳米片，并用于酮类或醛类氨氧化反应中的催化剂，该催化剂具有开放的孔道结构，适于在含有质子性溶剂的体系中催化氧化酮类或醛类有机化合物，合成相应的肟类化合物，氨氧化性能、使用寿命及催化稳定性均得到明显提高，酮类或醛类反应物的转化率和目标产物选择性均接近99％或更高，反应条件温和，反应过程环境友好，进一步拓宽了酮类氨氧化催化反应的研究和应用领域。

本发明的目的是这样实现的：一种ECNU-29钛铝硅酸盐纳米片，其特点是由氧化钛、氧化铝和氧化硅以四面体形式相互连接，构成具有完整晶态结构的有序微孔材料为ECNU-29钛铝硅酸盐纳米片，其化学组成为：Ti_pM_mⁿ⁺Al_xSiO_y；其中，p为Ti与Si的摩尔比，其变化范围在1/200～1/10间；M为钾离子、钠离子、钙离子、镁离子、氢离子中的一种或两种以上的混合；m为Mⁿ⁺与Si的摩尔比，其变化范围在1/100～1/5之间；x为Al与Si的摩尔比，其变化范围在1/500～1/5之间；y为O与Si的摩尔比，且y＝(4×p+m×n+3×x+4)/2。

所述ECNU-29钛铝硅酸盐纳米片具有下述表1所示衍射峰的X-射线衍射结构数据(Cu-Kα,)：

表1ECNU-29钛铝硅酸盐的X-射线衍射结构数据表