张献明课题组实现了具备良好Baeyer-Villiger反应催化性能的富锗IWV分子筛的快速制备

ε-己内酯（ε-CL）是一种具有高附加值的化工中间体，可作为聚合单体，制备多种性能优良的高分子材料（如聚己内酯PCL、聚酯共聚物CPAE），在生物降解材料、医疗器械、药物载体及3D打印等领域具有重要应用。目前，工业上以有机过氧酸为氧化剂，采用环己酮Baeyer-Villiger（BV）氧化法生产ε-CL，该过程工艺复杂、能耗高、污染大，生产技术门槛高，难以满足市场需求。

相比于典型Sn-beta催化剂，硅锗分子筛能够提供充足、有效的催化活性中心。山西师范大学张献明教授课题组选用水热合成的IWV硅锗分子筛为晶种，双咪唑型有机结构导向剂，实现了FAU转晶合成含锗IWV分子筛（T-x-Al，x为投料硅锗摩尔比）。同时，对投料组成和晶化条件进行了详细的研究，其中，锗投料量与晶化速率呈正相关，展现明显的结构导向作用。采用XRD、红外光谱、紫外拉曼光谱、氮气物理吸脱附等多种表征技术实时监测转晶过程，发现FAU降解的初级结构单元直接构筑IWV结构，减少了晶化诱导期，进而加快晶化进程。因此，作者通过多方面优化合成过程，实现了高结晶度、富锗IWV分子筛的快速制备（图1）。

图1.脱铝FAU分子筛快速转晶合成富锗IWV硅锗铝分子筛示意图

所制备的富锗IWV分子筛在环己酮BV氧化反应中展现出了良好的催化活性，其环己酮转化率高达34%，ε-CL产率为15%。提高过氧化氢浓度并延长反应时间，ε-CL产率能达到21%。除此之外，T-x-Al催化活性随着锗含量的提高而增强，同时其催化性能和稳定性明显高于纯硅锗IWV分子筛。材料中少量铝物种的存在（包括骨架铝和骨架外铝物种）增强了材料的Lewis酸性，并对骨架锗产生一定稳固作用。

该研究对制备高稳定性硅锗分子筛及其Lewis酸催化应用提供了一定的借鉴。

该成果以“Al-containing Ge-rich IWV: rapid synthesis via interzeolite transformation and application in Baeyer-Villiger oxidation”为题，最新在线发表于Science China Chemistry上（doi: 10.1007/s11426-023-1992-3）。

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【通讯作者简介】

张献明，太原理工大学化学学院教授，博士生导师。曾任山西师范大学党委常委、副校长。现任太原理工大学党委常委、副校长。研究兴趣涉及多孔框架材料、发光材料、分子磁体、纳米团簇和非线性光学晶体。

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