[发明专利]一种二维超薄Me-SAPO-34分子筛薄片材料及其制备方法

说明书

一种二维超薄Me‑SAPO‑34(Me:Fe,Co或Ni)分子筛薄片材料，厚度为1～30纳米，晶体结构为SAPO‑34分子筛，其中硅/铝原子比为0.15～0.25，金属离子Me的质量含量为0.4～5％。本发明的有益效果在于：利用廉价易得的磷酸铝，硅源和有机胺模板剂为反应物，通过化学剥离法和气相晶化法结合，制备出了二维超薄Me‑SAPO‑34(Me:Fe,Co或Ni)分子筛薄片材料。所得到的二维超薄Me‑SAPO‑34(M:Fe,Co或Ni)分子筛薄片材料比表面大，硅和金属离子的含量在一定范围内可调，且方法普适。该材料有诸多优点，可以经工业化大量生产。发明方法模板剂用量少，适用于工业化大量生产、且成本低、环境污染小。本发明公开了其制法。

技术领域

本发明涉及一种二维超薄Me-SAPO-34分子筛薄片材料及其制备方法。

背景技术

SAPO-34分子筛是SAPO系列分子筛(磷酸铝硅分子筛)中最重要的一员，具有良好的热稳定性、水热稳定性和离子交换性。通过引入金属离子进入SAPO-34分子筛内部，可以拓展和提高其催化活性。例如，引入Fe得到的Fe-SAPO-34分子筛，可以提高SAPO-34分子筛在催化甲醇脱水制烯烃反应的性能；引入Fe得到的Fe-SAPO-34分子筛，可以提高SAPO-34分子筛在催化甲醇脱水制烯烃反应的性能；引入Co得到的Co-SAPO-34分子筛，可以提高SAPO-34分子筛在催化NOx转化反应的性能；引入Ni得到的Ni-SAPO-34分子筛，可以提高SAPO-34分子筛在催化甲醇脱水制乙烯反应的性能。

因此，Me-SAPO-34(Me:Fe,Co或Ni)分子筛作为一种新型的材料吸引了人们广泛的关注。大量的与Me-SAPO-34(Me:Fe,Co或Ni)分子筛合成相关的文献报道以及专利申请不断被发表和公开。例如，文献报道有：1999年，日本京都大学Masashi Inoue课题组在Microporous and Mesoporous Materials上发表的一篇文章中报道了Ni-SAPO-34分子筛用于甲醇脱水制烯烃反应；2017年，英国圣安德鲁斯大学的Alessandro Turrina课题组在Catalysis ScienceTechnology上发表的一篇文章中报道了Fe-SAPO-34分子筛的合成；2015年的专利申请有：用于NOx还原中的Fe-SAPO-34催化剂及其制备方法(申请号：201510075867.8)，2014年的专利申请有：一种高骨架铁含量Fe-SAPO-34分子筛及其制备方法(申请号：201410013026.X)，一种限域旋流反应器及其在Me-SAPO-34分子筛制备工艺中的应用(申请号：201410567509.4)。在这些报道中，人们的研究主要可以归结为：(1)Me-SAPO-34分子筛新的合成方法和(2)Me-SAPO-34分子筛的应用。

总结多年以来关于Me-SAPO-34(Me:Fe,Co或Ni)分子筛制备的文献结果，可以发现还没有一种方法制备出一种硅铝比可调且厚度低于30纳米的二维超薄Me-SAPO-34(Me:Fe,Co或Ni)分子筛薄片材料。

发明内容：

所要解决问题：针对以上问题，本发明提供一种二维超薄Me-SAPO-34(Me:Fe,Co或Ni)分子筛薄片材料及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种二维超薄Me-SAPO-34分子筛薄片材料，厚度为1～30纳米，晶体结构为SAPO-34分子筛，其中硅/铝原子比为0.15～0.25，金属离Me的质量含量为0.4～5％，所述的Me为Fe或Co或Ni。

一种制备上述二维超薄Me-SAPO-34分子筛薄片材料的方法，它包括以下步骤：

步骤1.依据文献(Chem.Commun.,2009,3443-3445)，制备具有层状结构的磷酸铝纳米卷粉末材料。