[发明专利]一种含氯缺陷的氯化铜催化剂及制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种含氯缺陷的氯化铜催化剂及制备方法和应用，制备方法为：采用乙炔或者乙烯与CuCl₂催化剂上的两个氯原子反应生成二氯乙烯或者二氯乙烷，使得CuCl₂催化剂产生两个氯缺陷。部分氯化铜的颜色由绿色逐渐变为白色，这表明CuCl₂失去氯原子，部分Cu²⁺价态降低并还原成Cu⁺，形成了含氯缺陷的CuCl₂催化剂(包含Cu²⁺‑Cu⁺的复合催化剂)。相比于无缺陷的CuCl₂，含氯缺陷的CuCl₂催化剂对四氯化硅的转化率更高。

技术领域

本发明属于化工生产领域，具体涉及一种含氯缺陷的氯化铜(CuCl₂)催化剂及制备方法。

背景技术

近年来，硅基光伏电池广泛应用于太阳能领域，这导致多晶硅市场快速增长。目前，国内企业更多采用改良西门子法生产多晶硅，涉及到的主要化学反应如下：

3HCl+Si→SiHCl₃+H₂ (1)

2SiHCl₃→Si+SiCl₄+2HCl (2)

然而该生产过程会产生大量的四氯化硅，现有生产工艺中，生产1吨多晶硅伴随着15-18吨的四氯化硅产生，四氯化硅的回收与利用已成为多晶硅生产领域不可或缺的部分。在生产过程中将四氯化硅重整制三氯氢硅以形成封闭循环过程得到了广泛的应用。四氯化硅催化氢化法(SiCl₄-H₂-Si)提高了四氯化硅的转化率和三氯氢硅的选择性，并且该方法的反应温度和能耗较低，因此，受到了更多的关注。该方法是在固定床反应器中进行，反应温度为400-550℃，首先在反应器底部平铺一层冶金级硅，然后将催化剂放置在冶金级硅表面。四氯化硅催化氢化所用的催化剂主要是铜基催化剂。

目前，工业上所用的铜基催化剂为CuCl₂，该催化剂对四氯化硅的转化率较高，可是，仍还有很大提升空间。在现有催化剂的基础上，对其结构改性以进一步提升催化性能。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种含氯缺陷的氯化铜催化剂。

本发明的第二个目的是提供一种含氯缺陷的氯化铜催化剂的制备方法。

本发明的第三个目的是提供含氯缺陷的CuCl₂催化剂在催化四氯化硅氢化生成三氯氢硅中的应用。

本发明的技术方案概述如下：

一种含氯缺陷的CuCl₂催化剂的制备方法，包括如下步骤：在固定床反应器或流化床反应器中加入CuCl₂，在乙炔或者乙烯氛围下置换，得到含氯缺陷的CuCl₂催化剂。

优选地，在固定床反应器中或流化床反应器中加入CuCl₂，以5℃/min升温至140～240℃，以乙炔流量15-25ml/L的乙炔氛围下置换5-15min，得到含氯缺陷的CuCl₂催化剂。

优选地，在固定床反应器中或流化床反应器中加入CuCl₂，以5℃/min升温至400～550℃，以乙烯流量15-25ml/L的乙烯氛围下置换5-15min，得到含氯缺陷的CuCl₂催化剂。

上述方法制备的含氯缺陷的CuCl₂催化剂。

上述含氯缺陷的CuCl₂催化剂在催化四氯化硅氢化生成三氯氢硅中的应用。