一種催化劑及其應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種催化劑，其包括主催化粉末CuClOMX，其中Cu、Cl、O及M為基礎(chǔ)元素，X為輔助元素，M包括Sb、La、Ce中的任意一種或兩種以上的組合，X包括Al、In、Zn、P、Sn、Si、Bi中的任意一種或兩種以上的組合；所述催化劑可應(yīng)用于催化合成二甲基二氯硅烷。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的催化劑具有更高的活性和二甲選擇性(二甲選擇性在82～91％之間，氯甲烷一次轉(zhuǎn)換率在38％以上，波動范圍為9％)，可使二甲基二氯硅烷的合成反應(yīng)更加平穩(wěn)，并大幅提升二甲基二氯硅烷的生產(chǎn)效率，降低其生產(chǎn)成本，適于大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用。
【專利說明】
一種催化劑及其應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種催化劑及其應(yīng)用，特別涉及一種可用于合成二甲基二氯硅烷的催 化劑，屬于粉末冶金和化工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 有機硅新材料是國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)材料之一，它的結(jié)構(gòu)是由硅-氧鏈接構(gòu)成主 鏈，硅原子與其它各種有機基團構(gòu)成側(cè)鏈，既能保持有機物的特性，又具有無機物的功能， 使它與一般有機物相比具有更好的耐高低溫、耐氣候老化、電氣絕緣、耐臭氧，憎水、難燃、 無毒無腐蝕和生理惰性等諸多優(yōu)勢，被制作成改性硅橡膠、硅樹脂、硅油、玻璃膠、防水劑、 脫模劑等超過5000種產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于電子電氣、醫(yī)療衛(wèi)生、國防軍工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和快速消 費品等諸多領(lǐng)域。
[0003] 工業(yè)上的有機硅產(chǎn)品為多種官能度的混合物，可用通式MenHmSiCl4-( n+m)表示，式 中，n為0~4，m為0~4,（n+m)為0~4。其中以二甲基二氯硅烷的用量最大，約占甲基氯硅烷 的90% (質(zhì)量分數(shù)）。制取甲基氯硅烷的方式有多種，現(xiàn)代化工業(yè)都是采用直接合成法來批 量生產(chǎn)，反應(yīng)過程如以下反應(yīng)式：
[0004 ] 2CH;C1+Si 筆也|(CH3)nHmSiCl4_<n+m)
[0005] 它是將氯甲烷和硅粉在加熱及催化劑的作用下，直接合成甲基氯硅烷的方法。有 機硅生產(chǎn)的最大難點在于單體的合成，提高合成的效率以及降低成本是該領(lǐng)域永恒的課 題。影響有機硅單體合成的產(chǎn)率和二甲選擇性，除了生產(chǎn)裝置、原料品質(zhì)和合成工藝外，催 化劑是其關(guān)鍵因素。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)和報道已證實銅元素是當前直接法合成甲基氯硅烷的最有效催化劑，但 僅用銅元素作為催化劑不足以獲得很好的效果，一般都會在其中復(fù)合或添加其它輔助的元 素，如鋅元素能提高反應(yīng)的活性增加產(chǎn)量，錫元素可改善二甲基二氯硅烷的獲得率(又叫 "二甲選擇性"），磷元素可降低副反應(yīng)的發(fā)生幾率，氧元素延長反應(yīng)周期穩(wěn)定反應(yīng)進程。一 些研究人員通過加入磷等元素制造了銅基合金催化劑，這種催化劑在實際生產(chǎn)應(yīng)用過程中 對于反應(yīng)的活性和二甲選擇性不夠穩(wěn)定，尤其是針對不同硅礦石原料的表現(xiàn)不穩(wěn)定，二甲 選擇性的范圍在75~90%之間，波動范圍在15%以上，整個反應(yīng)過程波動很大，不利于反應(yīng) 過程的控制和操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的主要目的在于提供一種催化劑及其應(yīng)用，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0008] 為實現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括：
[0009] 本發(fā)明實施例提供了一種催化劑，其包括主催化粉末CuClOMX，其中Cu、C1、0及M為 基礎(chǔ)元素，X為輔助元素，M包括Sb、La、Ce中的任意一種或兩種以上的組合，X包括Al、In、Zn、 P、Sn、Si、Bi中的任意一種或兩種以上的組合。
[0010]較為優(yōu)選的，所述催化劑還包含0.05~2wt %活化分散劑粉末。
[0011] 進一步的，所述催化劑的形狀包括顆粒狀、海綿狀、鱗片狀中的任意一種或兩種以 上的組合。
[0012] 本發(fā)明實施例還提供了如前所述的任意一種催化劑于催化合成二甲基二氯硅烷 中的用途。
[0013] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的催化劑具有更高的活性和二甲選擇性(二甲選擇 性在82~91 %之間，氯甲烷一次轉(zhuǎn)換率在38%以上，波動范圍為9% )，可使二甲基二氯硅烷 的合成反應(yīng)更加平穩(wěn)，并大幅提升二甲基二氯硅烷的生產(chǎn)效率，降低其生產(chǎn)成本，適于大規(guī) 模生產(chǎn)和應(yīng)用。
【附圖說明】
[0014] 圖1是本發(fā)明一典型實施例中一種顆粒狀催化劑放大1000倍的照片；
[0015] 圖2是本發(fā)明一典型實施例中一種海綿狀催化劑放大1000倍的照片；
[0016] 圖3是本發(fā)明一典型實施例中一種鱗片狀催化劑放大1000倍的照片。
【具體實施方式】
[0017] 鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本案發(fā)明人經(jīng)長期研究和大量實踐，得以提出本發(fā)明的 技術(shù)方案。如下將對該技術(shù)方案、其實施過程及原理等作進一步的解釋說明。
[0018] 本發(fā)明實施例的一個方面提供了一種催化劑，其包括主催化粉末CuClOMX，其中 Cu、Cl、0及M為基礎(chǔ)元素，X為輔助元素，M包括Sb、La、Ce中的任意一種或兩種以上的組合，X 包括六1、111、211、？、311、31、81中的任意一種或兩種以上的組合。
[0019] 進一步的，其中Cu元素以0、+1、+2價態(tài)中的任意一種價態(tài)或兩種以上的價態(tài)存在， C1元素以-1價態(tài)存在，0元素以-2價態(tài)存在，M以0價態(tài)和/或+3價態(tài)存在。
[0020] 進一步的，其中A1元素以0價態(tài)和/或+3價態(tài)存在，In元素以0價態(tài)和/或+3價態(tài)存 在，Zn元素以0價態(tài)和/或+2價態(tài)存在，P元素以-3、+3、+5價態(tài)中的任意一種價態(tài)或兩種以上 的價態(tài)存在，Sn元素以0價態(tài)和/或+2價態(tài)存在，Si元素以0價態(tài)和/或+4價態(tài)存在，Bi元素以 〇價態(tài)和/或+3價態(tài)存在。
[0021] 較為優(yōu)選的，所述主催化粉末包含C1 0.1~8wt%，0 2~15wt%，M 0.05~5wt%， 其余部分包含Cu。
[0022]較為優(yōu)選的，所述主催化粉末中輔助元素的含量小于10wt%。
[0023]較為優(yōu)選的，所述催化劑還包含0.05~2wt%活化分散劑粉末。
[0024]進一步的，所述活化分散劑包含:BTA和/或BHA;以及，硬脂酸、硬脂酸鋅、棕櫚酸中 的任意一種或兩種以上的組合;且不限于此。
[0025] 籍由所述活化分散劑至少具有在流化反應(yīng)中使催化劑分散均勻，表面活化以及抗 氧化作用。
[0026] 進一步的，所述催化劑的形狀包括顆粒狀、海綿狀、鱗片狀中的任意一種或兩種以 上的組合。
[0027] 本發(fā)明實施例的另一個方面提供了所述催化劑于催化合成二甲基二氯硅烷中的 用途。
[0028] 本發(fā)明實施例的一個方面提供了一種二甲基二氯硅烷的合成方法，其包括:采用 所述的催化劑作為催化劑，使氯甲烷與硅在250~350°C條件下反應(yīng)生成二甲基二氯硅烷。 [0029]以下結(jié)合附圖及若干實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的解釋說明。
[0030] 實施例1
[0039] 實施例5
[0041] 前述實施例1~實施例5中，對各催化劑的催化反應(yīng)效果進行測試的方法包括:在 溫度為250~350 °C的條件下，取所述催化劑作為催化劑，使氯甲烷與硅連續(xù)反應(yīng)，并測試反 應(yīng)產(chǎn)物中的二甲基二氯硅烷的含量。
[0042] 另外，前述實施例1~實施例5中涉及的具有顆粒狀、海綿狀、鱗片狀的催化劑典型 樣品的形貌可參閱圖1~圖3。
[0043]應(yīng)當理解，上述實施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此 項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡 根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種催化劑，其特征在于包括主催化粉末CuClOMX，其中Cu、Cl、0及Μ為基礎(chǔ)元素，X為 輔助元素，Μ包括Sb、La、Ce中的任意一種或兩種以上的組合，X包括Al、In、Zn、P、Sn、Si、Bi* 的任意一種或兩種以上的組合。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑，其特征在于:其中Cu元素以0、+ 1、+2價態(tài)中的任意一 種價態(tài)或兩種以上的價態(tài)存在，C1元素以-1價態(tài)存在，0元素以-2價態(tài)存在，Μ以0價態(tài)和/或 +3價態(tài)存在。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑，其特征在于：其中Α1元素以0價態(tài)和/或+3價態(tài)存在， In元素以0價態(tài)和/或+3價態(tài)存在，Ζη元素以0價態(tài)和/或+2價態(tài)存在，Ρ元素以-3、+3、+5價態(tài) 中的任意一種價態(tài)或兩種以上的價態(tài)存在，Sn元素以0價態(tài)和/或+2價態(tài)存在，Si元素以0價 態(tài)和/或+4價態(tài)存在，Bi元素以0價態(tài)和/或+3價態(tài)存在。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑，其特征在于:所述主催化粉末包含C1 0.1~8wt %，0 2~15wt%，M 0.05~5wt%，其余部分包含Cu。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑，其特征在于:所述主催化粉末中輔助元素的含量小于 10wt% 〇6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑，其特征在于:所述催化劑還包含0.05~2wt%活化分 散劑粉末。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的催化劑，其特征在于:所述活化分散劑包含:BTA和/或BHA;以 及，硬脂酸、硬脂酸鋅、棕櫚酸中的任意一種或兩種以上的組合。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑，其特征在于:所述催化劑的形狀包括顆粒狀、海綿狀、 鱗片狀中的任意一種或兩種以上的組合。9. 權(quán)利要求1-8中任意一項所述催化劑于催化合成二甲基二氯硅烷中的用途。10. -種二甲基二氯硅烷的合成方法，其特征在于包括:采用權(quán)利要求1-8中任意一項 所述的催化劑作為催化劑，使氯甲烷與硅在250~350°C條件下反應(yīng)生成二甲基二氯硅烷。
【文檔編號】B01J27/18GK106000429SQ201610423790
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月15日
【發(fā)明人】莫文劍, 易振華, 單國強, 盛洪昌
【申請人】蘇州銅寶銳新材料有限公司, 蘇州銅寶銳納米科技有限公司