[发明专利]一种二维超薄SAPO-34分子筛薄片材料及其制备方法

说明书

一种二维超薄SAPO‑34分子筛薄片材料，厚度为1～25纳米，晶体结构为SAPO‑34分子筛，其中硅/铝原子比为0.05～0.3。本发明的技术要点在于：利用廉价易得的磷酸铝，硅源和有机胺为反应物，通过化学法剥离层状前体，进而气相晶化，制备出了二维超薄SAPO‑34分子筛材料。该二维超薄SAPO‑34分子筛材料具有巨大的外表面积，硅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、基本没有环境污染。本发明公开了其制法。

技术领域：

本发明涉及一种二维超薄SAPO-34分子筛薄片材料及其制备方法。

背景技术：

SAPO-34是SAPO系列分子筛(磷酸铝硅分子筛)中最受瞩目的一类，由于其特有的CHA型分子筛孔道结构，适宜可调的酸性，良好的热稳定性和水热稳定性，在众多反应中表现出优良的催化活性。其中，对甲醇催化转化制低碳烯烃反应(MTO)中C2-C4产物具有较高的选择性，被公认为是MTO反应最优的催化剂。另外，其在催化选择性还原NOx，以及汽车尾气净化等方面也表现出了优异的催化性能。同时，人们发现具有不同形貌结构的SAPO-34分子筛，其催化性能存在很大差异。

因此，对不同形貌结构SAPO-34分子筛的合成和性能研究吸引了人们广泛的关注。大量的与SAPO-34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：2018年，吉林大学于吉红课题组在英国的Chemical Communications上发表的一篇文章中报道了具有多级孔道结构的SAPO-34分子筛的合成及在MTO反应上应用，大连化物所刘中民课题组在英国的Chemical Communications上发表的一篇文章中报道了具有核壳结构的SAPO-34分子筛的合成及在MTO反应上应用，；2016年，南京工业大学的张利雄课题组在Microporous andmesoporous materials上发表的一篇文章中报道了一种片状结构堆积形成的SAPO-34分子筛材料；片状结构的SAPO-34分子筛的专利有：2013年，较低硅含量的薄片状纳米SAPO-34分子筛、制备方法及其应用(申请号：201310670278.5)，2014年，一种片状纳米SAPO-34分子筛的合成方法(申请号：201410557543.3)，2015年，一种纳米片自组装SAPO-34分子筛及其制备方法(申请号：201510061554.7)，2016年，一种薄片层状SAPO-34的固相合成方法(申请号：201610371179.0)，2016年，一种片状形貌SAPO-34分子筛的制备方法及应用(申请号：201610874619.4)，2017年，纳米片涡旋状自组装的SAPO-34多级孔分子筛及其制备方法(申请号：201710111759.0)。在这些报道中，人们的研究主要可以归结为：(1)多级结构SAPO-34分子筛新的合成方法，(2)片状自组装SAPO-34分子筛的合成，(3)SAPO-34分子筛的应用。

总结多年以来关于SAPO-34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25纳米的二维超薄SAPO-34分子筛薄片材料。

发明内容：

本发明的技术方案如下：

一种二维超薄SAPO-34分子筛薄片材料，厚度为1～25纳米，晶体结构为SAPO-34分子筛，其中硅/铝原子比为0.05～0.3。

一种制备上述二维超薄SAPO-34分子筛薄片材料的方法，它包括以下步骤：

步骤1.制备具有层状结构的磷酸铝纳米卷粉末材料。所述的制备方法依据文献(Chem.Commun.,2009,3443-3445)。所述的磷酸铝纳米卷的结构为形貌是类似于卷纸一样形貌，其内径约80纳米，厚度约120纳米，高度约100纳米～120纳米。磷酸铝纳米卷的微结构是具有无机-有机复合的层状结构，其层间距约为2.9纳米。