近日，我院刘水林博士在工程技术领域知名期刊《Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers》（中科院二区）发表题为《Dual-functional surface hydroxyls and Brønsted acids in highly dispersed TiO2/Ti-HMS catalyst for efffcient aerobic oxidation of cyclohexylamine to cyclohexanone oxime》的研究论文。
环己酮肟是生产ε-己内酰胺的关键中间体，而ε-己内酰胺广泛应用于尼龙6工程塑料和尼龙6纤维的生产。目前，己内酰胺的总生产能力达到760万吨，生产和消费地主要集中在东亚，约占60%。工业上合成环己酮肟的主流方法为环己酮氨肟化法，而目前绝大部分环己酮来源于环己烷氧化工艺。然而，该工艺存在环己烷单程转化率低、目标产物选择性差、需额外分离环己醇与环己酮等问题，导致整体能耗较高。在当前“双碳”战略背景下，传统工艺已难以满足化工行业绿色低碳转型的迫切要求。针对以上问题，本研究提出以氧气为绿色氧源，在无溶剂条件下，利用高效介孔钛硅分子筛催化环己胺与氧气发生液相氧化反应，一步高效制备环己酮肟。
结果表明，通过Ti-O-Si键将部分钛物种引入HMS框架，而剩余钛则形成高度分散的TiO2纳米颗粒，锚定在高比表面积的Ti-HMS上，从而制备出高度分散的双功能TiO2/Ti-HMS催化剂。Ti-HMS表面高度分散的TiO2纳米颗粒提供丰富的-OH基团，促进环己胺的吸附与活化。同时，HMS框架中的骨架钛物种增强了B酸中心强度，推动了亚硝基环己烷中间体向环己酮肟的重排。该催化体系在温度（90°C）、氧压（0.5 MPa）和时间（4 h）优化条件下，0.3 g Ti-HMS-0.05催化剂可实现环己胺61.2%转化率与88.2%肟选择性，其循环稳定性测试显示良好。该工作基于实验结果与密度泛函理论计算，提出了环己胺的氧化反应路径。研究成果将为环己酮肟的高效绿色合成提供坚实的理论支撑与技术依据，推动我国尼龙6产业的可持续发展和创新能力提升。
该研究得到了湖南省自然科学基金（2024JJ7127）、湖南省教育厅重点项目（22A0628、22A0631）等多个项目资助。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1876107025005310?via%3Dihub