[发明专利]一种负载型CuO催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种负载型CuO催化剂及其制备方法和应用，属于催化材料技术领域。本发明的负载型CuO催化剂是通过将Cu(NO₃)₂溶液等体积浸渍在Al₂O₃中，加入NaOH调节pH，搅拌、过滤、洗涤，收集沉淀物，转移至管式炉中，煅烧而得。本发明再将3‑(三乙氧基硅基)丙基]氨基甲酸乙酯通过固定床上的负载型CuO催化剂催化裂解制得3‑异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷。本发明所制得的CuO催化剂尺寸均一、分散均匀，原料来源广泛，成本低廉，反应过程安全易控，产率和选择性高，适于工业化生产。

技术领域

本发明涉及催化材料技术领域，具体涉及一种适用于制备3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷的负载型CuO催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷作为一种含有异氰酸酯基活性基团的硅烷偶联剂，主要用于表面处理、填充塑料和用作密封剂、粘接剂和涂料的增粘剂，其能够有效改善玻璃纤维和树脂的粘合性能，大大提高玻璃纤维复合材料的强度、电气、抗水、抗气候等性能。即使在湿态时，它对复合材料机械性能的提高效果也十分显著。3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷可预先对填料进行表面处理，也可直接加入树脂中，其能改善填料在树脂中的分散性及粘合力、无机填料与树脂之间的相容性以及提高填充塑料(包括橡胶)的机械、粘接强度、耐水、电学和耐气候等性能。

目前，常见的异氰酸酯基硅烷的制备方法主要有以下几种：1、光气法：采用光气与氨硅烷以惰性溶剂中反应制备异氰酸酯化合物。专利CN101492468描述了使用三光气在有机溶剂中、低温条件下与三烷氧基硅烷胺反应制备三烷氧基异氰酸酯，该方法虽使用了三光气改善了传统光气法的安全性能，但固体光气遇水或者受热分解变成光气，光气为无色无味的剧毒气体，生产过程中光气极易泄露，容易造成安全事故，其反应副产物HCl容易对工业设备进行较大的腐蚀，存在较高的工业维护成本。2、热分解法：以氨基甲酸甲酯直接进行热裂解得到异氰酸酯基硅烷。韩云香等以离子液体为热载体对氨基甲酸甲酯进行热裂解，虽然选择性较高，但其采用的离子液体等价格昂贵，大大增加了工业成本，同时裂解时底部存在较多的聚合物，产率不高。3、异氰酸盐法：采用氰酸盐与氯硅烷反应一步合成异氰酸酯基硅烷。张先林等用NaNCO与氯硅烷，在有机溶剂中合成异氰酸酯烷。虽然该方法简单易于操作，但NaNCO较为难于溶于有机溶剂，反应时间较长，产率较低。

氧化铜是一种常用的过渡型金属氧化物催化剂，常被用于脱硫、脱硝、氧化还原等催化反应。目前，负载型CuO催化剂常用的制备方法主要有：浸渍法和共沉淀法等。浸渍法主要是把载体和前躯体在一定的溶剂中浸渍一段时间，使前躯体化合物能比较均匀地吸附在载体表面，然后过滤或在一定温度下蒸干溶剂，烘干，再用高纯氢气在设定的温度下进行还原或进行煅烧氧化后得到催化剂。但浸渍法存在一定的缺陷，浸渍方法、吸附的强度以及加热与干燥时发生的化学变化等影响因素的控制比较困难，从而造成金属分布较难按预设的分布控制，金属的负载量可能会偏低。共沉淀法是在含有金属盐类的溶液中，加入沉淀剂通过复分解反应，生成难溶的盐、金属氧化物或凝胶从溶液中沉淀出来取一定量有机改性后的。但沉淀法的沉淀过程非常复杂，生成的沉淀晶体容易团聚；从而导致最终的金属粒子的大小分布不均匀，同时沉淀法容易将杂质包藏，引入其他杂质。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种适用于制备3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷的负载型CuO催化剂，本发明所制得的CuO催化剂尺寸均一、分散均匀，原料来源广泛，成本低廉，反应过程安全易控，产率和选择性高，适于工业化生产。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种负载型CuO催化剂的制备方法，其是将计量的Cu(NO₃)₂溶液等体积浸渍在Al₂O₃中，浸渍10～60min，加入NaOH调节pH至9-10，搅拌、过滤、洗涤，收集沉淀物，转移至管式炉中，煅烧，得到5％负载型CuO催化剂。其中，负载量＝CuO质量/总质量。