[发明专利]一种有机硅单体合成反应催化剂及其制备方法和用途

说明书

本发明提供了一种有机硅单体合成反应催化剂及其制备方法和用途，所述有机硅单体合成反应催化剂包括铜基活性组分及活性助剂，其均负载于固体载体表面。所述催化剂采用干法研磨并热处理的方法得到。该制备方法不使用水、有机溶剂和表面活性剂，对环境友好，各种组分容易控制，过程简单方便，成本较低，重复性好，适合工业化生产。该有机硅单体合成反应催化剂可用于直接法合成有机硅单体二甲基二氯硅烷的催化剂，活性高，可显著提高目标产物二甲基二氯硅烷的选择性及硅粉的转化率，性能明显优于现有的商业化催化剂。

技术领域

本发明属于催化剂领域，涉及一种有机硅单体合成反应催化剂及其制备方法和用途。

背景技术

甲基氯硅烷是制备有机硅材料最重要的有机硅单体。其中，以二甲基二氯硅烷[(CH₃)₂SiCl₂，简称M2]的需求量最大，约占有机硅行业单体产量的90％。目前工业上生产甲基氯硅烷主要采用“直接法”(Rochow反应)，即在铜基主催化剂和少量助剂作用下，硅粉(Si)和氯甲烷(MeCl)发生直接取代反应，反应过程如方程式所示。该方法原料易得，工序简单，但由于副反应众多，产品组分复杂。

因此，如何提高M2的产率和选择性一直是有机硅行业的研究热点。

众所周知，铜系催化剂是“直接法”合成甲基氯硅烷的经典催化剂。工业上最初使用的催化剂为电解铜粉，但其比表面积较小催化活性较差；后期开发的氯化亚铜自身稳定性较差，因此也逐渐被淘汰。目前生产中使用最多的为三元铜催化剂Cu-Cu₂O-CuO，最早是美国SCM(Smith Corona Marchant)公司提出的采用铜粉经过空气氧化和高能球磨两步法制备的三元铜Cu-Cu₂O-CuO催化剂，但该催化剂在高温氧化过程中，原料铜粉易板结和氧化不均匀，氧化过程难以操作和控制，进而不能控制每批产品的具体组分，一定程度上影响催化剂性能的重复性，同时催化剂采用铜粉作为原料，制备成本较高。

CN110773177A公开了一种高比表面积三元铜催化剂的制备方法，主要是向铜溶液中加入过量的金属铜微粉，加入碱液得到固体颗粒，然后和酸性助剂中温球磨，最后得到高比表面积三元铜催化剂，但是其不仅操作复杂，而且环境不友好，排放富含重金属以及含酸、碱废水等，严重污染环境。

CN109806866A公开了一种有机硅三元铜催化剂的生产方法，主要采用高温热熔、保温热融、水雾化加工、真空脱水、干燥保温等步骤，但其涉及高温高压，设备要求高，能耗较高。

上述方案中所述三元铜催化剂生产技术中存在工艺流程长、不易操作、组分和粒度可控性差、对环境有污染以及生产成本较高等不足，因此，开发一种高活性、高选择性、成本低廉及能够规模化制备的有机硅单体合成反应催化剂是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有机硅单体合成反应催化剂及其制备方法和用途，所述有机硅单体合成反应催化剂采用将铜基活性组分以及活性助剂负载于固体载体表面，组成多相催化剂来代替传统催化剂，可达到高效的催化作用。另外，本发明所述有机硅单体合成反应催化剂的制备方法具有工艺流程简单、可操作性强、投资少、成本低、经济效益显著，环境污染小等优点，且制得的有机硅单体合成反应催化剂分散性较好，稳定性强，从而能够在有机硅单体合成反应中发挥更好的催化作用。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种有机硅单体合成反应催化剂，所述催化剂包括铜基活性组分、活性助剂及固体载体；

所述铜基活性组分及活性助剂负载于所述固体载体表面；所述固体载体包括二氧化硅和/或硅粉。

本发明所述的有机硅单体合成反应催化剂采用将铜基活性组分及活性助剂负载于固体载体表面，可代替传统催化剂，在有机硅单体合成反应中实现更加高效的催化作用。