[发明专利]铜基复合催化材料、铜基复合催化材料的制备方法及用途

说明书

本发明提供了一种铜基复合催化材料、铜基复合催化材料的制备方法及用途，该铜基复合催化材料的组成成分主要包括Cu、Cu₂O和CuO，以及含氯元素的催化剂，该铜基复合催化材料氧含量介于7～18wt％之间，可以通过调整铜基复合材料氧含量来改变Cu/Cu₂O、Cu₂O/CuO的界面数量，进而提高有机硅单体合成产物M2选择性，降低流化床反应器内物质结块粘壁发生的概率，从而解决了现有技术中水雾化铜粉难以氧化增氧及烧结结块的问题。

技术领域

本发明涉及铜催化剂材料制备技术领域，具体涉及一种铜基复合催化材料、铜基复合催化材料的制备方法及用途。

背景技术

有机硅产品广泛应用于工业、农业、国防军工和人们日常生活各个领域，有机硅是指含有Si-C键且至少有一个有机基是直接与硅原子相连的化合物。

工业上制备有机硅单体普遍采用Rochow反应，又称直接合成法。该反应过程为：在铜催化剂作用条件下固体硅和气体氯甲烷反应，生成甲基氯硅烷。在Rochow反应过程中，铜催化剂作用十分关键。目前，工业上主要使用三元铜Cu-Cu₂O-CuO作为有机硅单体合成的催化剂，且普遍认为氧含量为11～14wt％、含有少量Cl^-的三元铜催化剂使用效果较好。三元铜催化剂具有活性高，诱导期短，选择性高，寿命长，催化效果好，储存和反应稳定性高等特点。

目前有研究报道以水雾化铜粉为原料制备三元铜催化剂的工艺方法。水雾化法制备的铜粉以近球形粉末为主，放入高温炉中氧化(静态氧化方式)。为保证粉体含氧量达到预定目标，粉体需要经历一次氧化→一次破碎→二次氧化→二次破碎的工艺过程。在制备过程中，一次氧化后铜粉表面将形成致密的CuO层。这个过程中物料被反复取出冷却、再加热，不仅造成大量能源浪费，而且操作工序冗长繁琐。

此外，通过对水雾化铜粉进行筛分，筛选出粒度小、比表面积大的铜粉进行高温氧化，可制备出含氧量达到要求的三元铜催化剂，但是这样将会导致原料利用率低。

也有研究者将水雾化铜粉放置于回转窑式炉中翻滚氧化(动态氧化方式)，但是该工艺中炉内壁会粘结铜粉，降低原料利用率，同时也会有严重飘粉现象，造成空气污染。

因此，水雾化铜粉作为三元铜催化剂的原料，增加氧含量工艺中存在以下问题：在氧化阶段使用水雾化铜粉为原料，以静态氧化方式、不筛分粒度、不进行多次破碎的生产过程，氧化后铜粉的氧含量很难达到7wt％以上；现有水雾化铜粉增加氧含量过程能耗高、流程长且复杂、易造成空气污染；水雾化铜粉是近球形颗粒，表面氧化后将形成致密CuO层，阻止铜被进一步氧化。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种铜基复合催化材料、铜基复合催化材料的制备方法及用途，该铜基复合催化材料组成成分主要包括Cu、Cu₂O和CuO，以及含氯元素的催化剂；其氧含量介于7～18wt％之间，可以通过调整铜基复合材料氧含量来改变Cu/Cu₂O、Cu₂O/CuO的界面数量，进而提高有机硅单体合成产物M2(二氯二甲基硅烷)选择性，降低流化床反应器内物质结块粘壁发生的概率，以解决现有技术中水雾化铜粉难以氧化增氧和烧结结块的技术问题。

为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种铜基复合催化材料。

该铜基复合催化材料组成成分主要包括Cu、Cu₂O和CuO，以及含氯元素的催化剂；所述铜基复合催化材料的氧含量为7～18wt％。

进一步的，所述含氯元素的催化剂至少为CuCl和/或CuCl₂。

为了实现上述目的，根据本发明的第二方面，提供了一种铜基复合催化材料的制备方法。

该铜基复合催化材料的制备方法包括以下步骤：