本發(fā)明涉及催化化學(xué)領(lǐng)域，具體是提高直接法制備的三甲氧基硅烷選擇性的方法。
背景技術(shù)：
硅和甲醇可以直接反應(yīng)生成三甲氧基硅烷，但只有在加入催化劑后，并在一定的溫度為條件下，該反應(yīng)才能快速進(jìn)行，甲醇和硅直接反應(yīng)才可能用于工業(yè)化生產(chǎn)。因此，了解甲醇和硅直接反應(yīng)的催化劑以及催化反應(yīng)機(jī)理，制備出活性高、壽命長、選擇性好的催化劑。
硅和甲醇直接反應(yīng)合成三甲氧基硅烷所用的催化劑一般是銅的化合物。如銅的氯化物等。實際上，銅只是催化甲醇和硅直接反應(yīng)合成四甲氧基硅烷的催化劑，而銅的化合物只是制備該合成反應(yīng)所需用的催化劑先驅(qū)體。硅和甲醇直接反應(yīng)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觸體，它是硅與銅化合物相互作用所形成的金屬間化合物。所謂金屬間化合物是一類不具固溶體特性的合金相結(jié)構(gòu)的特殊化合物。
銅及其與非金屬元素構(gòu)成的無機(jī)化合物只是制備硅和甲醇直接反應(yīng)可用于生產(chǎn)三甲氧基硅烷的催化劑先驅(qū)體。因此，可以認(rèn)為在一定條件下，凡能與硅形成銅-硅金屬間化合物的所有銅的化合物都可以作為催化劑先驅(qū)體。很多專利文獻(xiàn)報道中所涉及的銅的化合物幾乎包括可以合成的一價或二價銅的化合物。然而實際應(yīng)用于合成三甲氧基硅烷的催化劑先驅(qū)體主要是銅的氯化物(如cucl和cucl2等)，銅的氫氧化物(如cu(oh)2)和銅的氧化物(如cu2o)等。
在催化硅和甲醇反應(yīng)合成三甲氧基硅烷時，通常采用兩種不同方法制備催化觸體，一種方法是在另外的反應(yīng)裝置中預(yù)制催化劑備用，另一種方法是將催化劑先驅(qū)體和硅粉直接加入合成反應(yīng)裝置中混合后，加入甲醇反應(yīng)。在催化劑制備過程中溫度的控制非常重要，催化劑先驅(qū)體與硅粉均勻混合后，需要在適當(dāng)?shù)臏囟认禄罨?，加熱處理溫度低，活化時間長，用于合成反應(yīng)的目的產(chǎn)物三甲氧基硅烷選擇性好，催化劑壽命長；處理溫度高，活化時間短，反應(yīng)活性高，在用于合成反應(yīng)是，較容易失活，三甲氧基硅烷的選擇性也較差。
因此，在其他條件控制最優(yōu)的情況下，尋找合適的新型催化劑提高硅和甲醇反應(yīng)合成三甲氧基硅烷的選擇性是非常必要的，對工業(yè)生產(chǎn)有機(jī)硅具有很重要的意義。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明需要解決的問題是探究一種新型催化劑來提高三甲氧基硅烷的選擇性的方法，該方法可以顯著提高直接法合成三甲氧基硅烷的選擇性，滿足工業(yè)生產(chǎn)上的需要。
本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
一種cucl/cu復(fù)合催化劑催化甲醇與硅粉反應(yīng)直接法制備三甲氧基硅烷的方法，步驟如下：
步驟1、對cucl/cu復(fù)合催化劑進(jìn)行預(yù)處理：稱取氯化亞銅和納米銅復(fù)合催化劑、硅粉，混合后倒入粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎；將粉碎后的混合物裝填進(jìn)固定床反應(yīng)器中，在200℃下，通惰性氣體2小時；
步驟2、將甲醇經(jīng)過汽化進(jìn)入固定床反應(yīng)器中進(jìn)行氣相催化反應(yīng)，反應(yīng)在常壓下進(jìn)行，反應(yīng)溫度220-260℃，在給定溫度下連續(xù)取樣lh，冰水浴冷凝收集產(chǎn)物，用氣相色譜進(jìn)行分析。
步驟1中，所述取氯化亞銅和納米銅復(fù)合催化劑與硅粉的質(zhì)量比為2:25，所述氯化亞銅和納米銅復(fù)合催化劑中，氯化亞銅和納米銅的質(zhì)量比為1:0.5～2，所述惰性氣體為氮氣。
步驟1、2中，所述固定床反應(yīng)器長44cm，內(nèi)直徑1.7cm，所述cucl/cu復(fù)合催化劑裝填量為40g；步驟2中，所述甲醇進(jìn)樣流速0.1ml/min。
有益效果：
本發(fā)明的顯著特征所采用的固定床反應(yīng)器生產(chǎn)能力大，操作簡便，適合工業(yè)化生產(chǎn)。在反應(yīng)過程中催化劑具有良好的催化活性和穩(wěn)定性?？娠@著提高三甲氧基硅烷硅烷的選擇性，三甲氧基硅烷的選擇性可提高至85％以上。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述：
實施例1
在電子天平上稱取硅粉40g，稱取氯化亞銅和納米銅(平均粒徑20nm)3.2g，氯化亞銅/納米銅的質(zhì)量比為1:2，倒入粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎，粉碎機(jī)轉(zhuǎn)速為25000轉(zhuǎn)/分，粉碎時間為1min。
取粉碎過的硅粉和催化劑30ml，裝填進(jìn)固定床反應(yīng)器中，在200℃下，通氮氣2h。將甲醇經(jīng)過汽化進(jìn)入固定床反應(yīng)器中進(jìn)行氣相催化反應(yīng)，其中催化劑裝填量為30ml，甲醇進(jìn)樣流速0.1ml/min，反應(yīng)在常壓下進(jìn)行，反應(yīng)溫度220-260℃，在給定溫度下連續(xù)取樣lh，冰水浴冷凝收集產(chǎn)物用氣相色譜進(jìn)行分析。催化反應(yīng)的結(jié)果如下表所示：
表1.cucl/納米cu為1:2催化反應(yīng)的甲醇轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物選擇性
實施例2
同實施例1，僅將cucl/納米cu質(zhì)量比改變?yōu)?:0.5，催化反應(yīng)的結(jié)果如下表所示：
表2.cucl/納米cu為1:0.5催化反應(yīng)的甲醇轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物選擇性
實施例3
同實施例1，僅將cucl/納米cu質(zhì)量比改變?yōu)?:0.8，催化反應(yīng)的結(jié)果如下表所示：
表2.cucl/納米cu為1:0.8催化反應(yīng)的甲醇轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物選擇性