[發明專利]一種有機硅單體合成反應催化劑及其制備方法和用途

在審

• 申請號: 202011103811.6
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112246247A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 蘇發兵;朱永霞
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: B01J23/80
• 分類號: B01J23/80;C07F7/16
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明提供了一種有機硅單體合成反應催化劑及其制備方法和用途，所述有機硅單體合成反應催化劑包括銅基活性組分及活性助劑，其均負載于固體載體表面。所述催化劑采用干法研磨并熱處理的方法得到。該制備方法不使用水、有機溶劑和表面活性劑，對環境友好，各種組分容易控制，過程簡單方便，成本較低，重復性好，適合工業化生產。該有機硅單體合成反應催化劑可用于直接法合成有機硅單體二甲基二氯硅烷的催化劑，活性高，可顯著提高目標產物二甲基二氯硅烷的選擇性及硅粉的轉化率，性能明顯優于現有的商業化催化劑。

技術領域

本發明屬于催化劑領域，涉及一種有機硅單體合成反應催化劑及其制備方法和用途。

背景技術

甲基氯硅烷是制備有機硅材料最重要的有機硅單體。其中，以二甲基二氯硅烷[(CH₃)₂SiCl₂，簡稱M2]的需求量最大，約占有機硅行業單體產量的90％。目前工業上生產甲基氯硅烷主要采用“直接法”(Rochow反應)，即在銅基主催化劑和少量助劑作用下，硅粉(Si)和氯甲烷(MeCl)發生直接取代反應，反應過程如方程式所示。該方法原料易得，工序簡單，但由于副反應眾多，產品組分復雜。

因此，如何提高M2的產率和選擇性一直是有機硅行業的研究熱點。

眾所周知，銅系催化劑是“直接法”合成甲基氯硅烷的經典催化劑。工業上最初使用的催化劑為電解銅粉，但其比表面積較小催化活性較差；后期開發的氯化亞銅自身穩定性較差，因此也逐漸被淘汰。目前生產中使用最多的為三元銅催化劑Cu-Cu₂O-CuO，最早是美國SCM(Smith Corona Marchant)公司提出的采用銅粉經過空氣氧化和高能球磨兩步法制備的三元銅Cu-Cu₂O-CuO催化劑，但該催化劑在高溫氧化過程中，原料銅粉易板結和氧化不均勻，氧化過程難以操作和控制，進而不能控制每批產品的具體組分，一定程度上影響催化劑性能的重復性，同時催化劑采用銅粉作為原料，制備成本較高。

CN110773177A公開了一種高比表面積三元銅催化劑的制備方法，主要是向銅溶液中加入過量的金屬銅微粉，加入堿液得到固體顆粒，然后和酸性助劑中溫球磨，最后得到高比表面積三元銅催化劑，但是其不僅操作復雜，而且環境不友好，排放富含重金屬以及含酸、堿廢水等，嚴重污染環境。

CN109806866A公開了一種有機硅三元銅催化劑的生產方法，主要采用高溫熱熔、保溫熱融、水霧化加工、真空脫水、干燥保溫等步驟，但其涉及高溫高壓，設備要求高，能耗較高。

上述方案中所述三元銅催化劑生產技術中存在工藝流程長、不易操作、組分和粒度可控性差、對環境有污染以及生產成本較高等不足，因此，開發一種高活性、高選擇性、成本低廉及能夠規?；苽涞挠袡C硅單體合成反應催化劑是十分必要的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種有機硅單體合成反應催化劑及其制備方法和用途，所述有機硅單體合成反應催化劑采用將銅基活性組分以及活性助劑負載于固體載體表面，組成多相催化劑來代替傳統催化劑，可達到高效的催化作用。另外，本發明所述有機硅單體合成反應催化劑的制備方法具有工藝流程簡單、可操作性強、投資少、成本低、經濟效益顯著，環境污染小等優點，且制得的有機硅單體合成反應催化劑分散性較好，穩定性強，從而能夠在有機硅單體合成反應中發揮更好的催化作用。

為達到此發明目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供了一種有機硅單體合成反應催化劑，所述催化劑包括銅基活性組分、活性助劑及固體載體；

所述銅基活性組分及活性助劑負載于所述固體載體表面；所述固體載體包括二氧化硅和/或硅粉。

本發明所述的有機硅單體合成反應催化劑采用將銅基活性組分及活性助劑負載于固體載體表面，可代替傳統催化劑，在有機硅單體合成反應中實現更加高效的催化作用。