铜基催化剂催化甲醇乙醇与硅粉反应制备甲氧基硅烷乙氧基硅烷研究

铜基催化剂催化甲醇乙醇与硅粉反应制备甲氧基硅烷乙氧基硅烷研究

研究结果如下：在铜基催化剂催化合成甲氧基硅烷的研究中发现，CuCl/Si混合物在氮气氛围下于200～240℃预处理后，CuCl/Si混合物中仍然存在氯化亚铜相；在260～340℃预处理后，出现了金属Cu~0相；在280～340℃预处理后，形成了CuCl/Si混合物。 经260～340℃预处理后,在220～260℃反应主要生成CuCl/Si混合物,四甲氧基硅烷的产率最高可达92%。研究发现,Cu_x催化硅与甲醇反应生成三甲氧基硅烷,而Cu~+/Cu~0协同催化硅与甲醇反应生成四甲氧基硅烷。将失活的CuCl/Si混合物经氯化再生,使氯化亚铜相恢复,露出金属Cu~0相,促进了甲醇与硅粉反应生成三甲氧基硅烷和四甲氧基硅烷。以Cu_2O、CuO和金属Cu~0为催化剂,甲醇与硅粉直接反应时,Cu_2O和CuO均被还原为金属Cu~0,主要产物为四甲氧基硅烷。 在铜基催化剂催化合成乙氧基硅烷的研究中发现，CuCl和Cu~0纳米粒子可以分别催化硅与乙醇的直接反应选择性地合成三乙氧基硅烷和四乙氧基硅烷。在氮气流中预处理CuCl/Si混合物时，在260~500℃时出现金属Cu~0相，在280~500℃时出现Cu~0相。在240~300℃预处理CuCl/Si混合物有利于三乙氧基硅烷的生成，三乙氧基硅烷的选择性最高可达94%。但在500℃预处理温度处理后，有利于四乙氧基硅烷的生成，四乙氧基硅烷的选择性最高可达99%。粒径小的CuCl比粒径大的CuCl具有更高的催化活性。 研究发现Cu-Si-Cl配合物可能是三乙氧基硅烷形成的催化活性位点，金属Cu~0微晶是四乙氧基硅烷形成的催化活性位点。对有机硅生产过程中产生的硅粉-铜基催化剂固废与HCl的反应研究发现，废硅粉可直接与HCl反应生成三氯硅烷，在反应温度280～320℃时，三氯硅烷的选择性达90%以上，其余为四氯化硅。该研究工作形成了以硅粉为原料制备烷氧基硅烷的产业链，反应后的硅粉进一步与HCl反应制备氯硅烷，该研究成果具有绿色环保的优势。