[发明专利]一种硅烷化处理的脱一氧化碳催化剂、制法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及化工领域，进一步地说，是涉及一种硅烷化处理的脱一氧化碳催化剂、制法及应用。

背景技术

在各种工业领域，微量一氧化碳的存在，往往对反应系统有害，需要作为杂质除去。在电子工业，特别是半导体元器件制造方面，需要“电子纯”的高纯气体，所含一氧化碳杂质要求低于数个ppb。随着聚烯烃技术的发展，高活性的聚烯烃催化剂(如茂金属催化剂等)对毒物非常敏感，要求聚烯烃原料为“聚合级”烯烃，具体来说烯烃原料中一氧化碳杂质不超过30ppb。因此，需要研制一种高效高稳定性长寿命的一氧化碳深度净化催化剂。

共沉淀法制备的铜氧化物催化剂在微量一氧化碳脱除上有着广泛的研究和应用，在工业上使用的有铜铬系催化剂、铜锌催化剂、铜锰催化剂、铜锌锆、铜铁或铜锆催化剂等。但这类催化剂普遍存在水蒸汽敏感，潮湿环境下易失效等问题。如公众所熟知的在军事上、在矿井内或其它地方常用的防毒面具，即采用Hopcalite型的铜锰型催化剂，在防毒面具前往往需要增加一个干燥器来保证其脱CO的性能。吴树新等(现代化工，2006，26(6)，33～36)报道了一种以Ag为第二组分的Cu-Ag系催化剂，以改善该催化剂在常温常湿的性能，但该所研究的催化剂在较短时间即出现明显失活，且催化剂的活性较低。

针对现有脱除一氧化碳的催化剂存在湿度对催化性能影响很大等问题，因此开发出一种方法克服原料含水催化剂反应性能的影响的催化剂，对该工艺的工业化应用具有重要的意义。

发明内容

为解决现有催化剂在原料中水蒸汽容易失活的问题，本发明提供了一种硅烷化处理的脱一氧化碳催化剂、制法及应用。可在水蒸汽存在的情况下不影响催化剂深度脱除微量一氧化碳。

本发明的目的之一是提供一种硅烷化处理的脱一氧化碳催化剂。

所述脱一氧化碳催化剂中硅烷基团的含量为催化剂总重的0.05wt％-15wt％，优选0.1wt％-10wt％；

所述脱一氧化碳催化剂为现有技术中所有的氧化铜系催化剂，是采用共沉淀法、浸渍法或其他本领域所熟知的技术制备氧化铜系催化剂；

所述硅烷基团是甲硅烷基剂通过甲硅烷基化法嫁接入氧化铜系催化剂。

发明人经过深入的研究发现通过在含有羟基的固相催化剂上利用嫁接上硅烷基团可以改变水在催化剂上的吸附量和吸附强度，同时还发现嫁接的硅烷基团后水分子在金属活性位上吸附量大幅减小。

硅烷基团在催化剂的表面的嫁接形势尚不完全清楚，但是，根据硅烷化试剂的分子结构以及硅烷化反应的原理可以对硅烷基团的形式作出合理的推测。以下举例其中的几种硅烷基团在催化剂上的嫁接后的存在形式：

所述的硅烷基团可以用以下通式(1)表述为

其中，R₁、R₂和R₃是烷基，例如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、环己烷基等，同时依据反应的选择性需要烷基还可以是芳香族的，Si上连接的氧原子另一个共价键连接在催化剂上，通过该氧原子的共价键将硅烷基团嫁接在催化剂上。

所述的硅烷基团还可以用以下通式(2)表述为

其中R₁、R₂、R₄和R₅是烷基，例如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、环己烷基等，同时依据反应的选择性需要烷基还可以是芳香族的，R₃是氯、氮、氧中的一种，Si上连接的氧原子另一个共价键连接在催化剂上，通过该氧原子的共价键将硅烷基团嫁接在催化剂上。

所述的硅烷基团还可以用以下通式(3)表述为

其中R₁和R₂是烷基，例如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、环己烷基等，同时依据反应的选择性需要烷基还可以是芳香族的，Si上连接的氧原子另一个共价键连接在催化剂上，通过该氧原子的共价键将硅烷基团嫁接在催化剂上。

硅烷基团是通过甲硅烷基化法将甲硅烷基剂与催化剂表面上的羟基进行缩合反应后嫁接到催化剂表面的。以有机硅氧烷为甲硅烷基剂原料的原理举例如下：

本发明的目的之二是提供一种硅烷化处理的脱一氧化碳催化剂的制法。

包括：所述硅烷基团是甲硅烷基剂通过甲硅烷基化法嫁接入氧化铜系催化剂。