O-CuO催化劑及其制備方法和用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化工催化劑技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于有機(jī)硅單體合成反應(yīng)的銅基 Cu-Cu2O-CuO催化劑及其制備方法和用途，尤其涉及一種組成可控的用于合成二甲基二氯 硅烷的銅基Cu-Cu 2O-CuO催化劑及其制備方法和用途。
【背景技術(shù)】
[0002] 有機(jī)硅材料同時(shí)具有無機(jī)材料和有機(jī)材料的雙重性能，具有耐高低溫、電氣絕緣、 耐腐蝕和無毒無味等優(yōu)異特性，被廣泛應(yīng)用于電子、汽車、石油、化工、建筑和航空航天等領(lǐng) 域。甲基氯硅烷是制備有機(jī)硅材料最重要的有機(jī)硅單體，是整個(gè)有機(jī)硅工業(yè)的基礎(chǔ)和支 柱。其中，以二甲基二氯硅烷（Me 2SiCl2，簡(jiǎn)稱M2)的用量最大，約占有機(jī)硅行業(yè)單體產(chǎn)量的 90%〇
[0003] E. G. Rochow于1940年發(fā)明了"直接法"合成甲基氯硅烷技術(shù)，該方法工藝簡(jiǎn)單、收 率高、無溶劑、危險(xiǎn)性小并且便于實(shí)現(xiàn)連續(xù)化規(guī)模生產(chǎn)，仍是迄今工業(yè)上生產(chǎn)甲基氯硅烷的 唯一方法。該方法是在銅催化劑的作用下，由硅粉（Si)和氯甲烷（MeCl)反應(yīng)生成甲基氯 硅烷系列單體，反應(yīng)過程如下所示：
[0004]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種銅基Cu-Cu20-Cu0催化劑，其特征在于，所述催化劑按質(zhì)量百分比計(jì)包括以下組 分： 單質(zhì)銅 O~40% 氧化亞銅 40~90 % 氧化銅 0~40 % 所述各組分的質(zhì)量百分比之和為100% ; 所述催化劑采用液相還原法制備得到。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅基Cu-Cu 20-Cu0催化劑，其特征在于，所述催化劑按質(zhì)量百 分比計(jì)包括以下組分： 單質(zhì)銅 10~20% 氧化亞銅 70~80% 氧化銅 10~20% 所述各組分的質(zhì)量百分比之和為100%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的銅基Cu-Cu 20-Cu0催化劑，其特征在于，所述催化劑的顆 粒粒徑為0? 1~5 y m，進(jìn)一步優(yōu)選為0? 3~I. 2 y m。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的銅基Cu-Cu 20-Cu0催化劑的制備方法，其特征在于， 所述方法包括以下步驟： (1) 銅鹽的溶解，得到銅鹽溶液； (2) 在步驟（1)得到的銅鹽溶液中加入堿性溶液得到氫氧化銅沉淀，再控制反應(yīng)溫度 得到氧化銅懸濁液； (3) 在步驟（2)中得到氧化銅懸濁液中加入還原劑進(jìn)行還原反應(yīng)，反應(yīng)得到的產(chǎn)物進(jìn) 行后續(xù)處理得到銅基催化劑。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟（1)銅鹽的溶解為：將銅鹽加入 到溶劑中進(jìn)行溶解； 優(yōu)選地，所述銅鹽為硫酸銅、硝酸銅、氯化銅或醋酸銅中任意一種或至少兩種的組合， 進(jìn)一步優(yōu)選為硫酸銅、硝酸銅或氯化銅中任意一種或至少兩種的組合； 優(yōu)選地，所述溶劑為水或醇水混合溶液； 優(yōu)選地，所述水為去離子水； 優(yōu)選地，所述醇水混合溶液為醇和水的混合溶液，其中醇的體積百分比為0~90%且 不包括0,水的體積百分比為10~100%且不包括100%，進(jìn)一步優(yōu)選為醇的體積百分比為 0~40%且不包括0,水的體積百分比為60~100%且不包括100% ; 優(yōu)選地，所述醇水混合溶液中的醇為乙醇、乙二醇、丙三醇或正丁醇中任意一種或至少 兩種的組合，進(jìn)一步優(yōu)選為乙醇； 優(yōu)選地，步驟（1)中銅鹽溶液中銅離子的濃度為0. 1~lmol/L，進(jìn)一步優(yōu)選為0. 4~ 0?5mol/L〇
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的制備方法，其特征在于，步驟（2)中堿性溶液為第一主族 和/或第二主族金屬元素的堿性溶液； 優(yōu)選地，步驟（2)中堿性溶液為氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液、氫氧化鈣溶液或氨水中 任意一種或至少兩種的組合，進(jìn)一步優(yōu)選為氫氧化鈉溶液； 優(yōu)選地，步驟（2)中堿性溶液的濃度為1~lOmol/L ; 優(yōu)選地，步驟（2)中堿性溶液的用量為使銅鹽溶液中銅離子全部轉(zhuǎn)變成氫氧化銅沉 淀； 優(yōu)選地，步驟（2)中控制反應(yīng)溫度為50~90°C，進(jìn)一步優(yōu)選為70~80°C。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4-6任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，步驟（3)中還原劑為水合 肼、硼氫化鈉、葡萄糖或抗壞血酸中任意一種或至少兩種的組合，進(jìn)一步優(yōu)選為水合肼和/ 或硼氫化鈉，特別優(yōu)選為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%的水合肼； 優(yōu)選地，步驟（3)中還原反應(yīng)的時(shí)間為0. 5~5h，進(jìn)一步優(yōu)選為1~3h ; 優(yōu)選地，步驟（3)中還原劑的加入方式為滴加； 優(yōu)選地，步驟（3)中還原反應(yīng)的溫度為50~90°C。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4-7任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，步驟（3)中后續(xù)處理為將得 到的產(chǎn)物進(jìn)行過濾、洗滌和干燥； 優(yōu)選地，所述干燥為真空干燥； 優(yōu)選地，所述干燥的溫度為60~90°C，進(jìn)一步優(yōu)選為70~80°C。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4-8任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟： (1) 將銅鹽加入到水或醇水混合溶液中進(jìn)行溶解，得到銅鹽溶液； (2) 在步驟（1)得到的銅鹽溶液中加入濃度為1~10mol/L的堿性溶液得到氫氧化銅 沉淀，再控制反應(yīng)溫度為50~90°C得到氧化銅懸濁液； (3) 在步驟（2)中得到氧化銅懸濁液中滴加還原劑進(jìn)行還原反應(yīng)0. 5~5h，反應(yīng)得到 的產(chǎn)物進(jìn)行進(jìn)行過濾、洗滌和干燥，得到銅基催化劑。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的銅基Cu-Cu 20-Cu0催化劑的用途，其特征在于，所 述催化劑應(yīng)用于有機(jī)硅單體合成反應(yīng)中，進(jìn)一步應(yīng)用于二甲基二氯硅烷的合成反應(yīng)中。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于有機(jī)硅單體合成反應(yīng)的銅基Cu-Cu2O-CuO催化劑及其制備方法和用途。所述催化劑按質(zhì)量百分比計(jì)包括以下組分：?jiǎn)钨|(zhì)銅0～40％、氧化亞銅40～90％和氧化銅0～40％，所述各組分的質(zhì)量百分比之和為100％。所述方法為：將銅鹽溶解形成銅鹽溶液；向銅鹽溶液中滴加堿性溶液得到氫氧化銅沉淀，再將氫氧化銅沉淀轉(zhuǎn)化為氧化銅沉淀；然后在氧化銅懸濁液中滴加一定量還原劑進(jìn)行可控還原反應(yīng)；將所得的反應(yīng)產(chǎn)物過濾、洗滌、真空干燥即得到多元銅基催化劑。本發(fā)明實(shí)驗(yàn)工藝路線簡(jiǎn)單，可控性強(qiáng)，制備得到的多元銅基催化劑粒徑較小、粒徑分布較為均勻、組分可控，表現(xiàn)出較高M(jìn)2選擇性及硅粉原料轉(zhuǎn)化率。
【IPC分類】B01J23-72, C07F7-16
【公開號(hào)】CN104857958
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510250090
【發(fā)明人】蘇發(fā)兵, 李晶, 王光娜, 劉合之, 朱永霞
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所, 南京合豐化工新材料科技有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年5月15日