[发明专利]一种用于有机硅单体合成的复合催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种用于有机硅单体合成的复合催化剂，所述复合催化剂包括载体，所述载体负载有铜基活性物质以及活性助剂，所述活性助剂包括Zn元素、Sn元素以及P元素。所述复合催化剂解决现有技术中催化剂的制备方法复杂，及其成本高、活性低等问题，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。

技术领域

本发明属于催化剂领域，涉及一种复合催化剂，尤其涉及一种有机硅单体合成的复合催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

二甲基二氯硅烷是有机硅单体最重要的一种，其用量占有机硅单体产量的90％，被广泛用于电子、医药、汽车、建筑等行业。截止到2020年底，中国境内的11家有机硅单体生产企业总产能达到约370万吨/年，并且有机硅市场需求呈现快速增长态势。近年来，一直致力于开发合成二甲基二氯硅烷更高效、更低成本的催化剂，因此，控制催化剂的组成和制备方法的选择是提高二甲基二氯硅烷(M2)的选择性和硅粉转化率的关键。

Rochow直接合成法是合成M2最经济的路径，一直沿用至今。M2的合成离不开催化剂，而铜基催化剂被证实是最为有效的催化剂。目前，有机硅单体合成使用最多的铜基催化剂包含铜和铜的氧化物、三元铜复合物和CuCl等。在催化剂中加入很小比例的一些物质，其本身对反应并不具有活性或活性很小，但是却可以改变催化剂的某些属性，如表面组成、化学结构等，从而使催化剂的活性、选择性、稳定性得以改善，这类物质就是助催化剂。在Rochow反应中最常用的助催化剂为Zn、Sn、P的单质及其化合物。SCM公司(US7323583B2，CN1812834A)指出在氧化铜中分散锌助剂可以使氧化铜和氧化锌紧密接触并结合形成附聚颗粒，并能增加M2的选择性。道康宁公司(US4602101)指出磷元素的加入可以提高M2选择性，但是会降低Si转化率，但对P的具体机理仍不清晰。CN 106423175A公开了一种采用湿法球磨的方法制备铜基催化剂用于催化二氧化碳加氢还原，该方法采用丙酮作为溶剂，具有一定毒性。CN105664952A采用炭黑模板从溶液中浸渍铜离子和锌离子，之后高温煅烧制备了一种氧化铜氧化锌复合催化剂用于Rochow反应，该方法会产生废水以及温室气体二氧化碳，不利于环境保护。CN101143324A以二氧化硅为载体，氧化铜为主要活性成分，碱金属或碱土金属为助剂采用浸渍法制备了用于糠醛气相加氢制2-甲基呋喃的催化剂，表明载体二氧化硅具有很好的分散的作用。Zou等(RSC Advanc，2015，5，63355)发现SnO₂-CuO的棒状复合物能够比外加助剂方式更能增强催化M2选择性和Si转化率，但该工艺通过水热法，使用表面活性剂、大量乙醇和氢氧化钠等试剂，制备周期长，操作复杂，而且对环境不友好，排放废碱水，污染环境，另外制备的催化剂产量低，不利于应用。目前，主-助催化剂间的协同作用模式的研究逐渐引起关注，而将助催化剂用于负载型催化剂催化Rochow的反应还没有见报道。

上述方案中，铜基催化剂制备技术多停留在非负载催化剂，及其工艺流程长、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。在现阶段的研究中，铜基催化剂成本高、选择性低和硅粉转化率低是制约有机硅单体合成工业化的重要因素。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种有机硅单体合成的复合催化剂及其制备方法和应用，所述复合催化剂解决现有技术中催化剂的制备方法复杂，及其成本高、活性低等问题，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。

为达到上述技术效果，本发明采用以下技术方案：

本发明目的之一在于提供一种用于有机硅单体合成的复合催化剂，其特征在于，所述复合催化剂包括载体，所述载体负载有铜基活性物质以及活性助剂，所述活性助剂包括Zn元素、Sn元素以及P元素。

作为本发明优选的技术方案，所述铜基活性组分为氧化铜。