一种CuCl/Cu复合催化剂催化甲醇与硅粉反应直接法制备三甲氧基硅烷的方法 |
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| 申请号 | CN201710342509.8 | 申请日 | 2017-05-16 | 公开(公告)号 | CN107011373A | 公开(公告)日 | 2017-08-04 |
| 申请人 | 江苏大学; | 发明人 | 张明明; 殷恒波; 王爱丽; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种CuCl/Cu复合催化剂催化甲醇与 硅 粉反应直接法制备三甲 氧 基硅烷的方法，步骤如下：步骤1、对CuCl/Cu复合催化剂进行预处理：称取氯化亚 铜 和纳米铜复合催化剂、硅粉，混合后倒入 粉碎 机中进行粉碎；将粉碎后的混合物装填进固定床反应器中，在200oC下，通惰性气体2小时；步骤2、将甲醇经过 汽化 进入固定床反应器中进行气相催化反应，反应在常压下进行，反应 温度 220‑260℃，在给定温度下连续取样1h， 冰 水 浴冷凝收集产物，用气相色谱进行分析。本发明所采用的固定床反应器生产能 力 大，操作简便，适合工业化生产。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种CuCl/Cu复合催化剂催化甲醇与硅粉反应直接法制备三甲氧基硅烷的方法，其特征在于，步骤如下： |
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| 说明书全文 | 一种CuCl/Cu复合催化剂催化甲醇与硅粉反应直接法制备三甲氧基硅烷的方法 技术领域[0001] 本发明涉及催化化学领域，具体是提高直接法制备的三甲氧基硅烷选择性的方法。 背景技术[0002] 硅和甲醇可以直接反应生成三甲氧基硅烷，但只有在加入催化剂后，并在一定的温度为条件下，该反应才能快速进行，甲醇和硅直接反应才可能用于工业化生产。因此，了解甲醇和硅直接反应的催化剂以及催化反应机理，制备出活性高、寿命长、选择性好的催化剂。 [0003] 硅和甲醇直接反应合成三甲氧基硅烷所用的催化剂一般是铜的化合物。如铜的氯化物等。实际上，铜只是催化甲醇和硅直接反应合成四甲氧基硅烷的催化剂，而铜的化合物只是制备该合成反应所需用的催化剂先驱体。硅和甲醇直接反应合成三甲氧基硅烷真正具有催化作用的只是具有催化活性的催化触体，它是硅与铜化合物相互作用所形成的金属间化合物。所谓金属间化合物是一类不具固溶体特性的合金相结构的特殊化合物。 [0004] 铜及其与非金属元素构成的无机化合物只是制备硅和甲醇直接反应可用于生产三甲氧基硅烷的催化剂先驱体。因此，可以认为在一定条件下，凡能与硅形成铜-硅金属间化合物的所有铜的化合物都可以作为催化剂先驱体。很多专利文献报道中所涉及的铜的化合物几乎包括可以合成的一价或二价铜的化合物。然而实际应用于合成三甲氧基硅烷的催化剂先驱体主要是铜的氯化物(如CuCl和CuCl2等)，铜的氢氧化物(如Cu(OH)2)和铜的氧化物(如Cu2O) 等。 [0005] 在催化硅和甲醇反应合成三甲氧基硅烷时，通常采用两种不同方法制备催化触体，一种方法是在另外的反应装置中预制催化剂备用，另一种方法是将催化剂先驱体和硅粉直接加入合成反应装置中混合后，加入甲醇反应。在催化剂制备过程中温度的控制非常重要，催化剂先驱体与硅粉均匀混合后，需要在适当的温度下活化，加热处理温度低，活化时间长，用于合成反应的目的产物三甲氧基硅烷选择性好，催化剂寿命长；处理温度高，活化时间短，反应活性高，在用于合成反应是，较容易失活，三甲氧基硅烷的选择性也较差。 [0006] 因此，在其他条件控制最优的情况下，寻找合适的新型催化剂提高硅和甲醇反应合成三甲氧基硅烷的选择性是非常必要的，对工业生产有机硅具有很重要的意义。 发明内容[0007] 本发明需要解决的问题是探究一种新型催化剂来提高三甲氧基硅烷的选择性的方法，该方法可以显著提高直接法合成三甲氧基硅烷的选择性，满足工业生产上的需要。 [0008] 本发明是通过如下技术方案实现的： [0009] 一种CuCl/Cu复合催化剂催化甲醇与硅粉反应直接法制备三甲氧基硅烷的方法，步骤如下： [0010] 步骤1、对CuCl/Cu复合催化剂进行预处理：称取氯化亚铜和纳米铜复合催化剂、硅粉，混合后倒入粉碎机中进行粉碎；将粉碎后的混合物装填进固定床反应器中，在200℃下，通惰性气体2小时； [0012] 步骤1中，所述取氯化亚铜和纳米铜复合催化剂与硅粉的质量比为2:25，所述氯化亚铜和纳米铜复合催化剂中，氯化亚铜和纳米铜的质量比为1:0.5～2，所述惰性气体为氮气。 [0013] 步骤1、2中，所述固定床反应器长44cm，内直径1.7cm，所述CuCl/Cu复合催化剂装填量为40g；步骤2中，所述甲醇进样流速0.1mL/min。 [0014] 有益效果： [0015] 本发明的显著特征所采用的固定床反应器生产能力大，操作简便，适合工业化生产。在反应过程中催化剂具有良好的催化活性和稳定性。可显著提高三甲氧基硅烷硅烷的选择性，三甲氧基硅烷的选择性可提高至85％以上。 具体实施方式[0016] 下面结合具体实施例对本发明作进一步描述： [0017] 实施例1 [0018] 在电子天平上称取硅粉40g，称取氯化亚铜和纳米铜(平均粒径20nm)3.2g，氯化亚铜/ 纳米铜的质量比为1:2，倒入粉碎机中进行粉碎，粉碎机转速为25000转/分，粉碎时间为1min。 [0019] 取粉碎过的硅粉和催化剂30ml，装填进固定床反应器中，在200℃下，通氮气2h。将甲醇经过汽化进入固定床反应器中进行气相催化反应，其中催化剂装填量为30mL，甲醇进样流速0.1mL/min，反应在常压下进行，反应温度220-260℃，在给定温度下连续取样l h，冰水浴冷凝收集产物用气相色谱进行分析。催化反应的结果如下表所示： [0020] 表1.CuCl/纳米Cu为1:2催化反应的甲醇转化率和产物选择性 [0021] [0022] 实施例2 [0023] 同实施例1，仅将CuCl/纳米Cu质量比改变为1:0.5，催化反应的结果如下表所示： [0024] 表2.CuCl/纳米Cu为1:0.5催化反应的甲醇转化率和产物选择性 [0025] [0026] 实施例3 [0027] 同实施例1，仅将CuCl/纳米Cu质量比改变为1:0.8，催化反应的结果如下表所示： [0028] 表2.CuCl/纳米Cu为1:0.8催化反应的甲醇转化率和产物选择性 [0029] |
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