[发明专利]一种用氧化铜粉生产的催化剂及其制造方法

说明书

技术领域

本发明所涉及的铜粉催化剂及其制造方法，具体涉及一种用氧化铜粉生产有机硅单体时所用的铜粉催化剂和创新的制造方法。

背景技术

有机硅作为“工业味精”应用十分广泛，其有机硅下游及加工产品广泛运用于化工、轻工、纺织、医疗、建筑、电子电气等领域，并且伴随着有机硅下游产品品种及其数量的增多，其应用领域也将不断的拓展和开发。

有机硅单体是有机硅工业的基础，单体的生产水平直接反映了有机硅工业发展的水平。制备硅油、硅树脂、硅橡胶等有机硅产品都需要有机硅单体，由几种单体可以生产出很多种有机硅产品。有机硅单体的种类主要有:甲基氯硅烷、苯基氯硅烷、甲基乙烯基氯硅烷等数千种之多，在这其中只有甲基氯硅烷最为重要，其用量占整个单体用量的90以上，而在甲基氯硅烷的产物中，主产物就是二甲基二氯硅烷。甲基氯硅烷的生产方法有:歧化法、取代发、格氏试剂法、有机金属化合物法和直接合成法。

目前，工业生产甲基氯硅烷单体的方式主要是直接合成法，它是由氯甲烷和硅粉在铜催化剂的助催条件下完成，反应方程可简单表示为:                                                。在此，催化剂在直接合成甲基氯硅烷中占有特别重要的作用而最有效的就是铜催化剂，如果没有铜催化剂，CH₃Cl需要在350℃以上才能与Si粉反应，而且主要生成的并不是需要的二甲基二氯硅烷而是三氯硅烷。这样，反应就等于是无效的。

不同的铜粉催化剂在有机硅单体合成的反应中，由于它的物理性状，如形貌、粒径大小、松装比、比表面积和化学性状组分的不同，对其合成反应的活性、二甲的选择性、反应周期等均有不同和差异。目前，使用较多的铜粉催化剂有:片状单质铜粉催化剂、氯化亚铜粉催化剂、部分氧化的三元铜粉催化剂。其中，使用单质铜粉做催化剂，表现为反应活性低，二甲选择性差，反应周期短;而氯化亚铜做催化剂，易生成SiCl₄，增加了与Me₃SiCl分离的困难度，另外氯化亚铜容易吸潮变质和遇光变色，存放稳定性差等缺点;部分氧化的三元铜粉催化剂其活性高、诱导期短，甚至无需经过诱导期便可转入正常反应，并且选择性好，可使产物中的二甲含量达到90%左右，反应周期长，适合连续化生产使用，用量少，比其他铜系催化剂可少用很多，这样可以降低有机硅单体合成的生产成本。由此可见，部分氧化的三元铜粉催化剂是现在使用效果最好、也是使用最普遍的有机硅单体合成催化剂。目前，部分氧化的三元铜粉催化剂主要是经过化学方法或者和物理方法相结合的方式所制得:它是用CuSO₄ ·5H₂O为原料，经喷雾干燥脱水、还原、以及部分氧化后得到，此方法由于使用CuSO₄ ·5H₂O为原料，如果原料控制不好会导致最终产品催化剂性能的不稳定;另外，利用此种方法得到的催化剂中S含量比较高，所以会对生产者和使用者及环境造成危害。

发明内容

为解决上述存在的问题，本发明旨在提供有机硅单体合成用催化剂及其制造方法，该发明增强了催化剂和硅粉之间的吸附性，也增加了的两者之间的接触面积，可以形成更多的Si, Cu合金以及η相，提高触体的反应活性；该发明解决了利用CuSO₄ ·5H₂O为原料的化学方法生产的三元铜催化剂中S含量较高、对生产者和使用者及环境造成危害的不利因素。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：一种用氧化铜粉生产的催化剂，是用CuO粉和电解铜粉为最初始原料，经过混合、还原、机械粉碎、氧化、筛选、研磨后制得，它不但具有多孔、比表面积大的特性之外，还具含有金属铜、氧化亚铜、氧化铜三元组分的性状，其三元组分的比例为:

 金属铜10-40%  氧化亚铜20-80%  氧化铜10-50%

进一步的，一种用氧化铜粉生产的催化剂制造方法，包括以下步骤:

    步骤1）原料的选择:要求-200目CuO粉，和-200目电解铜粉；

步骤2）混合:把Cu0粉和电解铜粉两种原料按照质量比4-8 : 6-2的比例混合均匀；

步骤3）CuO粉的还原和氧的扩散:将混合均匀的CuO粉和电解铜粉置入500-800℃的管式推杆炉中通入一定浓度的还原性气氛，对混合粉进行部分还原，大部分CuO粉会被还原成Cu和Cu₂O，同时部分氧原子会向电解铜粉中扩散，部分电解铜粉也会成为Cu₂O；