[發明專利]一種海膽狀氧化銅催化劑、其制備方法及其用途

有效

• 申請號: 201210073071.5
• 申請日: 2012-03-19
• 公開（公告）號: CN102641736A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 蘇發兵;車紅衛;王瑩利;翟世輝;朱德洪
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所;江蘇宏達新材料股份有限公司
• 主分類號: B01J23/72
• 分類號: B01J23/72;B01J35/02;C07F7/16
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 陳慧珍

技術領域

本發明涉及一種氧化銅催化劑、其制備方法及其用途，尤其涉及一種具有規則海膽狀形貌的氧化銅催化劑、其制備方法及其在直接法合成有機硅單體領域的應用。

背景技術

作為一類p型過渡金屬氧化物，氧化銅在電、磁和催化等領域表現出奇特的物理和化學性能，被廣泛應用于印染、陶瓷、電極活性材料及催化劑等重要領域。氧化銅的物理和化學性能受形貌、尺寸和結構影響。近年來，具有不同形貌結構的氧化銅材料引起人們的極大興趣，已通過不同方法制備了氧化銅納米線、納米棒、納米片、納米管、納米帶等。一些更為復雜的結構如花狀、蜂窩狀、空心球等也有相關報道。近年來，具有海膽狀的氧化銅具有高比表面、低堆積密度、多活性晶面位等特點，對多相催化反應表現出較高的催化活性，因此海膽狀氧化銅的合成引起人們廣泛關注。

Cavalcante等人將堿式碳酸銅和分散劑聚乙二醇溶于氨水，通過微波加熱生成海膽狀氧化銅(D.Keyson.，D.P.?Volanti.，L.S.Cavalcante.，A.Z.Simǒes.；J.A.Varela.，E.Longo.CuO?urchin-nanostructures?synthesized?from?a?domestic?hydrothermal?microwave?method，Mater.Res.Bull.2008.43.771.)。

Ni等人將氯化銅、聚乙二醇和氫氧化鉀溶于水中，然后進行水熱反應得到了海膽狀氧化銅，該海膽狀氧化銅在光催化降解派洛寧B表現出較好的催化活性(Jianming.Hong.，Jun.Li.，Yonghong.Ni.Hydrothermal?Synthesis?and?Electrochemical?Properties?of?Urchin-Like?Core-Shell?Copper?Oxide?Nanostructures，J.Alloy.Compd.2009，481，610.)。

Liu等人將氯化銅和碳酸鈉溶于水中形成混合液，然后利用微波加熱反應生成海膽狀氧化銅(Gen.Chen.，Huifen.Zhou.，Wei.Ma.，Dan.Zhang.，Guanzhou.Qiu.，Xiaohe.Liu.Microwave-assisted?synthesis?and?electrochemical?properties?of?urchin-like?CuO?micro-crystals，Solid.State.Sci.2011，13(12)，2137-2141.)。

Suib等人將醋酸銅或硝酸銅和尿素溶于水中形成混合液，然后通過微波加熱生成海膽狀氧化銅，所合成的海膽狀氧化銅在烷基烴轉化成環氧化物的反應中表現出較高的催化活性(G.?Qiu.，S.Dharmarathna.，Y.?Zhang.，N.Opembe.，H.Huang.，S.Suib.Facile?Microwave-Assisted?Hydrothermal?Synthesis?of?CuO?Nanomaterials?and?Their?Catalytic?and?Electrochemical?Properties，J.Phys.Chem.C.2012，116(1)，468-477.)。

從上述海膽狀氧化銅制備方法的報道中可以看出，在制備過程中一般引入分散劑并且采用微波加熱進行反應，因此合成成本較高，不利于規模化生產。

另外，海膽狀氧化銅在催化領域的應用研究報道也只限于液固相催化反應，如光催化降解染料或有機物醇類的氧化反應，而對于氣固相等多相催化反應如工業上直接法合成有機硅單體的應用研究還未見相關報道。在直接法合成有機硅單體的反應過程中，反應物氯甲烷氣體和硅粉之間的反應屬于氣-固相接觸反應，如果增加銅催化劑與反應物之間的接觸面積，則有利于提高反應速率。因此設計具有高比表面的特殊形貌的銅催化劑是提高催化劑催化效率的關鍵因素之一。綜上所述，開展具有產業化前景的規則海膽狀氧化銅制備方法的研究，并探索其作為催化劑在直接法合成有機硅單體的應用研究具有重要的科學意義和應用價值。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的之一在于提供一種形貌和顆粒尺寸可控、工藝簡單、易于工業化的無模板法溶劑熱合成海膽狀氧化銅的制備方法。