慕國濤（蘭州藍(lán)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(lán)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(jìn)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(jìn)行檢測。借助固定床來對有機硅反應(yīng)制備二甲基二氯硅烷的催化能力進(jìn)行系統(tǒng)性的評價。結(jié)果顯示：二甲基二氯硅烷和置換銅進(jìn)行比較，三元銅作為催化劑對二甲基二氯硅烷進(jìn)行制備具有一定的選擇性，并且可以提高硅粉的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化率也達(dá)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(jìn)行反應(yīng)時會形成具有活性的合金相CuxSi，加快了反應(yīng)速度，提高了轉(zhuǎn)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(zhì)，不僅具有無機材料的性質(zhì)，并且還具有有機材料的性質(zhì)，具有一定的絕緣性，耐高溫也耐低溫，不容易進(jìn)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(jīng)廣泛的使用在建筑行業(yè)、輕工行業(yè)、醫(yī)療行業(yè)、電子電氣行業(yè)等。因此，以銅精礦作為原料，采用焙燒-酸浸-置換方法來進(jìn)行銅粉的制備，并且將所制備的銅粉進(jìn)行部分氧化處理之后，借助機械設(shè)備進(jìn)行干磨，從而得到含有Cu，Cu2O，Cu0三種物質(zhì)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(zhuǎn)化率，應(yīng)用于大規(guī)模銅精礦的提取，可以有效的降低生產(chǎn)升本，促進(jìn)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(shè)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(yè)級原料）

1.2 實驗設(shè)備與分析儀器

實驗設(shè)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(fēng)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(jìn)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(yīng)前后觸體表面的微觀形貌進(jìn)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(jìn)行分析；Agilent 7890A氣相色譜儀：主要對于反應(yīng)產(chǎn)物的選擇性進(jìn)行定量分析；BT-93002激光粒度儀：主要是對樣品的粒度進(jìn)行分析；5975C氣相色譜-質(zhì)譜儀：主要是對產(chǎn)物組成進(jìn)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(shè)定為50mL/min，并且以5K/min速率進(jìn)行升溫直至溫度達(dá)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(zhì)量比）、溫度、攪拌速度、浸出液硫酸濃度、攪拌時間來進(jìn)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(yīng)銅精礦中所含銅元素的質(zhì)量比進(jìn)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(jìn)行還原，觀察是否有氣泡產(chǎn)生，待鐵粉完全消耗，進(jìn)行過濾，然后借助用去離子水對其進(jìn)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(yīng)前后銅離子濃度（mol/ L）；Ce分別為置換反應(yīng)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(shè)置為573，673，723，773，823 K，并在其溫度下進(jìn)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(jìn)行冷卻直至斯文，所得到的產(chǎn)品分別標(biāo)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(zhì)量比為5：1在行星球磨機中保持600 r/min進(jìn)行球磨2h，所得到的產(chǎn)品分別標(biāo)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(zhì)量比100：10：1進(jìn)行混合均勻形成觸體，然后裝入石英反應(yīng)管內(nèi)，固定在自制固定床反應(yīng)器中。采用N2吹掃反應(yīng)體系0.5 h，然后改變?yōu)镃H3CI氣體，在溫度為598 K下反應(yīng)24 h，反應(yīng)所得到的產(chǎn)物借助溫度為278 K循環(huán)水進(jìn)行冷凝之后，用甲苯進(jìn)行收集，尾氣需要借助堿液進(jìn)行處理，排空并且關(guān)閉電源和CH3CI氣體通道，等反應(yīng)器溫度下降到室溫后，收集反應(yīng)所得的觸體（廢觸體），放置待用。

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

3 結(jié)語

以銅精礦作為原料，采用焙燒-酸浸-置換方法來進(jìn)行銅粉的制備，并且將所制備的銅粉進(jìn)行部分氧化、干磨處理之后，得到含有Cu，Cu2O，Cu0三種物質(zhì)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(zhuǎn)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(yè)，2009，（05）.

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