略論有機硅單體合成用的銅催化劑及其制備

慕國濤（蘭州藍星清洗有限公司，甘肅 蘭州 700060）

略論有機硅單體合成用的銅催化劑及其制備

慕國濤（蘭州藍星清洗有限公司，甘肅 蘭州 700060）

借助銅精礦焙燒-酸浸-置換的方法可以獲取銅粉，并且對其進行氧化、球磨處理，將三元銅作為催化劑，最終對所得到的樣品性能進行檢測。借助固定床來對有機硅反應制備二甲基二氯硅烷的催化能力進行系統性的評價。結果顯示：二甲基二氯硅烷和置換銅進行比較，三元銅作為催化劑對二甲基二氯硅烷進行制備具有一定的選擇性，并且可以提高硅粉的轉化效率。三元銅Cu-Cu2O-CuO作為催化劑對二甲基二氯硅烷單體的制備的選擇性超過60%以上，并且硅粉的轉化率也達到了50%以上。三元銅催化劑具有獨特的催化作用，主要是由于其具有較小的粒徑，并且在進行反應時會形成具有活性的合金相CuxSi，加快了反應速度，提高了轉化率。

有機硅單體全成；銅催化劑；制備；

有機硅材料是一類含有si-c間的高分子聚合物質，不僅具有無機材料的性質，并且還具有有機材料的性質，具有一定的絕緣性，耐高溫也耐低溫，不容易進行燃燒，耐酸堿溶液的腐蝕，具有一定的物理惰性，無毒無味，已經廣泛的使用在建筑行業、輕工行業、醫療行業、電子電氣行業等。因此，以銅精礦作為原料，采用焙燒-酸浸-置換方法來進行銅粉的制備，并且將所制備的銅粉進行部分氧化處理之后，借助機械設備進行干磨，從而得到含有Cu，Cu2O，Cu0三種物質的催化劑，對二甲基二氯硅烷單體具有一定的選擇性，并且大大提高的硅粉的轉化率，應用于大規模銅精礦的提取，可以有效的降低生產升本，促進新型催化劑的研究和使用，具有一定的市場價值。

1 實驗材料與設備

1.1 材料與試劑

原料：某銅礦廠的銅精礦；主要的試劑為：鐵粉、一氯甲烷、鋅粉、硅粉、濃硫酸（均為市售工業級原料）

1.2 實驗設備與分析儀器

實驗設備：ZX-6020B真空干燥箱、QM-3 SP04行星式球磨機、MS204S分析天平、RTC basic磁力攪拌器、DGX-9073BC-1電熱恒溫鼓風干燥箱、BTL 1200管式爐、D2X-6020B電烘箱；

分析儀器：X′Pert PRO MPD型多晶X射線衍射儀：主要用于對樣品的物相組成和晶粒大小進行分析；JSM-7001 F型掃描電子顯微鏡：主要用于對催化劑及反應前后觸體表面的微觀形貌進行觀察；pHS-3 C型實驗室pH計：主要用于對溶液pH值的測定；TG-DTA 6300差熱-熱重分析儀：主要是對銅精礦的焙燒情況進行分析；Agilent 7890A氣相色譜儀：主要對于反應產物的選擇性進行定量分析；BT-93002激光粒度儀：主要是對樣品的粒度進行分析；5975C氣相色譜-質譜儀：主要是對產物組成進行定性分析，自制固定床用于評價催化劑性能。

2 實驗方法

2.1 銅精礦焙燒、酸浸和置換

（1）焙燒階段：用電子天平稱取60 g銅精礦，并平鋪于兩個瓷舟中，然后放置在管式爐中，空氣流速設定為50mL/min，并且以5K/min速率進行升溫直至溫度達到883 K，保持恒溫一段時間（1～5 h），最后采用自然冷卻的方式將溫度降低至室溫。（2）浸出階段：將焙燒階段所得到的焙砂放置在燒杯中，按照方案制定的液固比（浸出液體積與焙砂質量比）、溫度、攪拌速度、浸出液硫酸濃度、攪拌時間來進行浸出實驗。為了便于計算，將銅精礦中銅的浸出率用置換銅與相應銅精礦中所含銅元素的質量比進行計算，公式如下：

浸出液的pH=1，向浸出液中緩緩加入適量的鐵粉進行還原，觀察是否有氣泡產生，待鐵粉完全消耗，進行過濾，然后借助用去離子水對其進行洗滌3次，在真空干燥箱中溫度為353 K時，干燥6h，所得到的樣品記為Cu-d。銅置換率η（%）按下式計算，式中，Co、置換反應前后銅離子濃度（mol/ L）；Ce分別為置換反應后銅離子濃度（mol/L）。

2.2 催化劑制備

使用電子天平稱取5份Cu-d（每份9g）放置在馬弗爐中，將溫度設置為573，673，723，773，823 K，并在其溫度下進行焙燒10min，升溫的速率為5 K/min，然后借助自然冷卻的方式進行冷卻直至斯文，所得到的產品分別標記為S1、S2、S3、S4、S5。使用電子天平分別稱取5g（S3、S4、S5），按照球料質量比為5：1在行星球磨機中保持600 r/min進行球磨2h，所得到的產品分別標記為S3-B，S4-B，S5-B。

2.3 催化劑評價

將硅粉、催化劑及鋅粉按照質量比100：10：1進行混合均勻形成觸體，然后裝入石英反應管內，固定在自制固定床反應器中。采用N2吹掃反應體系0.5 h，然后改變為CH3CI氣體，在溫度為598 K下反應24 h，反應所得到的產物借助溫度為278 K循環水進行冷凝之后，用甲苯進行收集，尾氣需要借助堿液進行處理，排空并且關閉電源和CH3CI氣體通道，等反應器溫度下降到室溫后，收集反應所得的觸體（廢觸體），放置待用。

所得到的產物用甲苯進行稀釋，然后借助氣相色譜儀來對其進行定量分析。反應產物對應面積占所有產物總而積的百分比表征產物的選擇性。硅粉轉化率計算如下：

3 結語

以銅精礦作為原料，采用焙燒-酸浸-置換方法來進行銅粉的制備，并且將所制備的銅粉進行部分氧化、干磨處理之后，得到含有Cu，Cu2O，Cu0三種物質的催化劑，對二甲基二氯硅烷單體具有一定的選擇性，提高的硅粉的轉化率。

［1］劉定富，王華，黃凌濤.表面改性提高氯化亞銅抗氧化性的研究［J］.無機鹽工業，2009，（05）.

［2］陳光輝，王春燕，李建隆.有機硅單體合成流化床反應器研究進展［J］.化工進展，2009，（09）.