[發明專利]銅基復合催化材料、銅基復合催化材料的制備方法及用途

在審

• 申請號: 202010700171.0
• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN111744511A
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 白帥;汪禮敏;賀會軍;胡強;付東興;史琦;李楠楠;王忠
• 申請（專利權）人: 有研粉末新材料股份有限公司;北京有研粉末新材料研究院有限公司
• 主分類號: B01J27/122
• 分類號: B01J27/122;C07F7/16;B01J37/04;B01J37/00;B01J37/12;B01J37/14
• 代理公司: 北京辰權知識產權代理有限公司 11619
• 代理人: 金銘

本發明提供了一種銅基復合催化材料、銅基復合催化材料的制備方法及用途，該銅基復合催化材料的組成成分主要包括Cu、Cu₂O和CuO，以及含氯元素的催化劑，該銅基復合催化材料氧含量介于7～18wt％之間，可以通過調整銅基復合材料氧含量來改變Cu/Cu₂O、Cu₂O/CuO的界面數量，進而提高有機硅單體合成產物M2選擇性，降低流化床反應器內物質結塊粘壁發生的概率，從而解決了現有技術中水霧化銅粉難以氧化增氧及燒結結塊的問題。

技術領域

本發明涉及銅催化劑材料制備技術領域，具體涉及一種銅基復合催化材料、銅基復合催化材料的制備方法及用途。

背景技術

有機硅產品廣泛應用于工業、農業、國防軍工和人們日常生活各個領域，有機硅是指含有Si-C鍵且至少有一個有機基是直接與硅原子相連的化合物。

工業上制備有機硅單體普遍采用Rochow反應，又稱直接合成法。該反應過程為：在銅催化劑作用條件下固體硅和氣體氯甲烷反應，生成甲基氯硅烷。在Rochow反應過程中，銅催化劑作用十分關鍵。目前，工業上主要使用三元銅Cu-Cu₂O-CuO作為有機硅單體合成的催化劑，且普遍認為氧含量為11～14wt％、含有少量Cl^-的三元銅催化劑使用效果較好。三元銅催化劑具有活性高，誘導期短，選擇性高，壽命長，催化效果好，儲存和反應穩定性高等特點。

目前有研究報道以水霧化銅粉為原料制備三元銅催化劑的工藝方法。水霧化法制備的銅粉以近球形粉末為主，放入高溫爐中氧化(靜態氧化方式)。為保證粉體含氧量達到預定目標，粉體需要經歷一次氧化→一次破碎→二次氧化→二次破碎的工藝過程。在制備過程中，一次氧化后銅粉表面將形成致密的CuO層。這個過程中物料被反復取出冷卻、再加熱，不僅造成大量能源浪費，而且操作工序冗長繁瑣。

此外，通過對水霧化銅粉進行篩分，篩選出粒度小、比表面積大的銅粉進行高溫氧化，可制備出含氧量達到要求的三元銅催化劑，但是這樣將會導致原料利用率低。

也有研究者將水霧化銅粉放置于回轉窯式爐中翻滾氧化(動態氧化方式)，但是該工藝中爐內壁會粘結銅粉，降低原料利用率，同時也會有嚴重飄粉現象，造成空氣污染。

因此，水霧化銅粉作為三元銅催化劑的原料，增加氧含量工藝中存在以下問題：在氧化階段使用水霧化銅粉為原料，以靜態氧化方式、不篩分粒度、不進行多次破碎的生產過程，氧化后銅粉的氧含量很難達到7wt％以上；現有水霧化銅粉增加氧含量過程能耗高、流程長且復雜、易造成空氣污染；水霧化銅粉是近球形顆粒，表面氧化后將形成致密CuO層，阻止銅被進一步氧化。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種銅基復合催化材料、銅基復合催化材料的制備方法及用途，該銅基復合催化材料組成成分主要包括Cu、Cu₂O和CuO，以及含氯元素的催化劑；其氧含量介于7～18wt％之間，可以通過調整銅基復合材料氧含量來改變Cu/Cu₂O、Cu₂O/CuO的界面數量，進而提高有機硅單體合成產物M2(二氯二甲基硅烷)選擇性，降低流化床反應器內物質結塊粘壁發生的概率，以解決現有技術中水霧化銅粉難以氧化增氧和燒結結塊的技術問題。

為了實現上述目的，根據本發明的第一方面，提供了一種銅基復合催化材料。

該銅基復合催化材料組成成分主要包括Cu、Cu₂O和CuO，以及含氯元素的催化劑；所述銅基復合催化材料的氧含量為7～18wt％。

進一步的，所述含氯元素的催化劑至少為CuCl和/或CuCl₂。

為了實現上述目的，根據本發明的第二方面，提供了一種銅基復合催化材料的制備方法。

該銅基復合催化材料的制備方法包括以下步驟：