[发明专利]一种氧化铜粉制备三元铜催化剂的方法

说明书

本发明公开了是用常规氧化铜粉或者电子级氧化铜粉为初始原料，经过筛分后置于阴极板的凹槽中，在碱性条件下对其进行部分电还原、然后将产物进行倾斜抖动从阴极板脱落并进行收集、烘干制得。且优选电子级氧化铜粉为原料制得的三元铜催化剂能够保持其原有的多孔结构和高比表面积，本发明提供的三元铜催化剂的制备方法，在用于催化有机硅单体合成反应中，操作方便，无需污染性还原剂和溶剂，无需高温煅烧，整个制备工艺绿色节能，适合大规模成产，同时可以提高M2选择性和Si转化率。

技术领域

本发明涉及用于合成二甲基二氯硅烷的催化剂技术领域，具体为一种氧化铜粉制备三元铜催化剂的方法。

背景技术

20世纪40年代发现的Rochow反应被广泛用于甲基氯硅烷的工业化生产。在此反应中，气体氯化甲基(MeCl)与固体硅(Si)粉可以在Cu基催化剂的存在下反应，可以生成系列不同的甲基氯硅烷单体，其反应式如下所示：

在上述反应产物中，二甲基二氯硅烷(Me₂SiCl₂,M2)是有机硅烷工业中用于硅橡胶的最重要的单体，因此就需要设法提高M2收率和选择性。除了正确控制反应条件和选择合适的反应器外，开发高效的铜基催化剂对于提高M2选择性和Si转化率至关重要。

研究表明，Cu基催化剂(包括金属Cu、Cu₂O、CuO、CuCl、Cu-Si合金以及Cu-Cu₂O-CuO)在促进剂的存在下均表现出Rochow反应催化活性，尤其是Cu-Cu₂O-CuO三元铜催化剂更加表现出优异的M2收率和选择性。

近几年国内对三元铜催化剂大的制备进行了大量的研究。

CN1008423B公开了以硫酸铜为原料，经脱水干燥、氢气还原和部分氧化制得三元铜催化剂。该方法会因为硫酸铜品质的不稳定导致最终产物品质的不稳定。而且氢气高温还原具有一定的危险性。

CN102441381A公开了以氧化铜粉和电解铜粉为出初始原料，经过混合、还原、粉碎、氧化、筛选、研磨后制得具有多孔结构且比表面积较大的三元铜催化剂，但是工艺相对繁琐，成本较高。

CN103127936A公开了以氧化铜为原料，加入含有还原性物质的溶剂介质，通过机械球磨，使氧化铜颗粒变小并部分还原，经过抽滤、干燥和粉碎后，得到含有铜、氧化亚铜和氧化铜三元组分的铜基催化剂。该工艺溶剂介质的存在增加了后续的处理成本，且最后的球磨破碎过程容易造成粒径分布不均的问题。

此外，目前市场上存在的三元铜催化剂普遍为片层结构或者球形结构，在催化体系中易发生堆积，且不能提供更多的催化活性位点。

因此，亟待一种改进的技术来解决现有技术中所存在的这一问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氧化铜粉制备三元铜催化剂的方法，用于有机硅单体合成中二甲基二氯硅烷(M2)的选择性合成，其生产过程不涉及危险性气体、不存在污染性溶剂，且设备和工艺简单，易于生产，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种氧化铜粉制备三元铜催化剂的方法，包括以下步骤：

步骤一：粒径为1-100um的氧化铜粉平铺在阴极铜板的凹槽中，与阳极钛板水平放置，注入1-6M的KOH或者NaOH电解液，构成电化学还原体系；

步骤二：将电解液的温度保持在15-50℃下的某一温度，对电解池中的阴阳两极分两步施加1.3-2.0V的还原电压，还原时间为10-100min后，将反应物从阴极板抖落下来进行收集并洗涤后，得到三元铜催化剂；