略论有机硅单体合成用的铜催化剂及其制备

慕国涛（兰州蓝星清洗有限公司，甘肃 兰州 700060）

略论有机硅单体合成用的铜催化剂及其制备

慕国涛（兰州蓝星清洗有限公司，甘肃 兰州 700060）

借助铜精矿焙烧-酸浸-置换的方法可以获取铜粉，并且对其进行氧化、球磨处理，将三元铜作为催化剂，最终对所得到的样品性能进行检测。借助固定床来对有机硅反应制备二甲基二氯硅烷的催化能力进行系统性的评价。结果显示：二甲基二氯硅烷和置换铜进行比较，三元铜作为催化剂对二甲基二氯硅烷进行制备具有一定的选择性，并且可以提高硅粉的转化效率。三元铜Cu-Cu2O-CuO作为催化剂对二甲基二氯硅烷单体的制备的选择性超过60%以上，并且硅粉的转化率也达到了50%以上。三元铜催化剂具有独特的催化作用，主要是由于其具有较小的粒径，并且在进行反应时会形成具有活性的合金相CuxSi，加快了反应速度，提高了转化率。

有机硅单体全成；铜催化剂；制备；

有机硅材料是一类含有si-c间的高分子聚合物质，不仅具有无机材料的性质，并且还具有有机材料的性质，具有一定的绝缘性，耐高温也耐低温，不容易进行燃烧，耐酸碱溶液的腐蚀，具有一定的物理惰性，无毒无味，已经广泛的使用在建筑行业、轻工行业、医疗行业、电子电气行业等。因此，以铜精矿作为原料，采用焙烧-酸浸-置换方法来进行铜粉的制备，并且将所制备的铜粉进行部分氧化处理之后，借助机械设备进行干磨，从而得到含有Cu，Cu2O，Cu0三种物质的催化剂，对二甲基二氯硅烷单体具有一定的选择性，并且大大提高的硅粉的转化率，应用于大规模铜精矿的提取，可以有效的降低生产升本，促进新型催化剂的研究和使用，具有一定的市场价值。

1 实验材料与设备

1.1 材料与试剂

原料：某铜矿厂的铜精矿；主要的试剂为：铁粉、一氯甲烷、锌粉、硅粉、浓硫酸（均为市售工业级原料）

1.2 实验设备与分析仪器

实验设备：ZX-6020B真空干燥箱、QM-3 SP04行星式球磨机、MS204S分析天平、RTC basic磁力搅拌器、DGX-9073BC-1电热恒温鼓风干燥箱、BTL 1200管式炉、D2X-6020B电烘箱；

分析仪器：X′Pert PRO MPD型多晶X射线衍射仪：主要用于对样品的物相组成和晶粒大小进行分析；JSM-7001 F型扫描电子显微镜：主要用于对催化剂及反应前后触体表面的微观形貌进行观察；pHS-3 C型实验室pH计：主要用于对溶液pH值的测定；TG-DTA 6300差热-热重分析仪：主要是对铜精矿的焙烧情况进行分析；Agilent 7890A气相色谱仪：主要对于反应产物的选择性进行定量分析；BT-93002激光粒度仪：主要是对样品的粒度进行分析；5975C气相色谱-质谱仪：主要是对产物组成进行定性分析，自制固定床用于评价催化剂性能。

2 实验方法

2.1 铜精矿焙烧、酸浸和置换

（1）焙烧阶段：用电子天平称取60 g铜精矿，并平铺于两个瓷舟中，然后放置在管式炉中，空气流速设定为50mL/min，并且以5K/min速率进行升温直至温度达到883 K，保持恒温一段时间（1～5 h），最后采用自然冷却的方式将温度降低至室温。（2）浸出阶段：将焙烧阶段所得到的焙砂放置在烧杯中，按照方案制定的液固比（浸出液体积与焙砂质量比）、温度、搅拌速度、浸出液硫酸浓度、搅拌时间来进行浸出实验。为了便于计算，将铜精矿中铜的浸出率用置换铜与相应铜精矿中所含铜元素的质量比进行计算，公式如下：

浸出液的pH=1，向浸出液中缓缓加入适量的铁粉进行还原，观察是否有气泡产生，待铁粉完全消耗，进行过滤，然后借助用去离子水对其进行洗涤3次，在真空干燥箱中温度为353 K时，干燥6h，所得到的样品记为Cu-d。铜置换率η（%）按下式计算，式中，Co、置换反应前后铜离子浓度（mol/ L）；Ce分别为置换反应后铜离子浓度（mol/L）。

2.2 催化剂制备

使用电子天平称取5份Cu-d（每份9g）放置在马弗炉中，将温度设置为573，673，723，773，823 K，并在其温度下进行焙烧10min，升温的速率为5 K/min，然后借助自然冷却的方式进行冷却直至斯文，所得到的产品分别标记为S1、S2、S3、S4、S5。使用电子天平分别称取5g（S3、S4、S5），按照球料质量比为5：1在行星球磨机中保持600 r/min进行球磨2h，所得到的产品分别标记为S3-B，S4-B，S5-B。

2.3 催化剂评价

将硅粉、催化剂及锌粉按照质量比100：10：1进行混合均匀形成触体，然后装入石英反应管内，固定在自制固定床反应器中。采用N2吹扫反应体系0.5 h，然后改变为CH3CI气体，在温度为598 K下反应24 h，反应所得到的产物借助温度为278 K循环水进行冷凝之后，用甲苯进行收集，尾气需要借助碱液进行处理，排空并且关闭电源和CH3CI气体通道，等反应器温度下降到室温后，收集反应所得的触体（废触体），放置待用。

所得到的产物用甲苯进行稀释，然后借助气相色谱仪来对其进行定量分析。反应产物对应面积占所有产物总而积的百分比表征产物的选择性。硅粉转化率计算如下：

3 结语

以铜精矿作为原料，采用焙烧-酸浸-置换方法来进行铜粉的制备，并且将所制备的铜粉进行部分氧化、干磨处理之后，得到含有Cu，Cu2O，Cu0三种物质的催化剂，对二甲基二氯硅烷单体具有一定的选择性，提高的硅粉的转化率。

［1］刘定富，王华，黄凌涛.表面改性提高氯化亚铜抗氧化性的研究［J］.无机盐工业，2009，（05）.

［2］陈光辉，王春燕，李建隆.有机硅单体合成流化床反应器研究进展［J］.化工进展，2009，（09）.