一种变速球磨制备三元铜cu-cu2o-cuo催化剂及其方法
技术领域
1.本发明属于催化剂制备技术领域，特别是涉及一种变速球磨制备三元铜cu-cu2o-cuo催化剂及其方法。
背景技术：
2.有机硅材料是指具有键合有机基团的si为主要特征的一类高分子合成材料，它同时具备了无机物的特性和有机物的功能于一身，可以广泛地应用在电子、电器、航空航天、建筑、医药等领域，是国民生产生活中不可缺少的材料。二甲基二氯硅烷(简称m2)是整个有机硅材料产业链中价值最高用量最大的有机硅单体，是有机硅工业的重要支柱。在工业上通常使用直接法来合成的m2，该方法工艺简单、收率高、安全性高且利于实现连续化大生产，然而，该反应体系复杂，反应过程中伴随着热解、歧化等诸多副反应，副产物较多，且还会受到其他众多因素的干扰。m2的选择性和收率是衡量直接发生产工艺水平的重要标准之一，其中，高效铜基催化剂对直接合成反应的影响很大，是提高m2的选择性和收率的重要途径；
3.铜催化剂是直接法合成m2的经典催化剂，用于直接法的铜催化剂经历了从电解铜粉、铜盐(cucl)、金属铜(cu)、氧化亚铜(cu2o)、氧化铜(cuo)到复合三元铜(cu、cu2o、cuo)的发展历程。和过去使用的催化剂相比，三元铜cu-cu2o-cuo催化剂具有催化活性强、选择性高、诱导期短和易于储存等优点，是目前有机硅单体生产中使用最多的一种催化剂。
4.目前，三元铜cu-cu2o-cuo催化剂都要经过两个步骤：比如球磨加保护气氛下加热加球磨、低压氧化铜粉还原加低压扩散，以及水热法等，制备工艺复杂，因此，开发工艺简单、过程可控、成本低廉和能够规模化制备三元铜cu-cu2o-cuo催化剂的生产工艺，是提升甲基氯硅烷合成工艺效率的重点之一。
技术实现要素：
5.本发明的目的在于提供一种变速球磨制备三元铜cu-cu2o-cuo催化剂及其方法，解决现有技术中的三元铜cu-cu2o-cuo催化剂的制备工艺复杂，需经过多个步骤，涉及多种设备，并且反应中需要高温加热，用到大量保护气体和化学试剂，成本较高的技术问题。
6.为达上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
7.一种变速球磨制备三元铜cu-cu2o-cuo催化剂的方法，包括如下步骤：
8.步骤一：将单质铜粉和氧化铜粉按设计质量比配好，放置于球磨机中；
9.步骤二：将
氧化锆球放置于步骤一中的球磨机中；
10.步骤三：开启步骤二中的球磨机，使球磨机对内部的配料先进行高转速机械球磨，再进行低转速机械球磨，得到三元铜cu-cu2o-cuo催化剂。
11.可选的，步骤一中，单质铜粉与氧化铜粉的质量比为1∶2-2∶1。
12.可选的，步骤二中，氧化锆球的粒径为5mm。
13.可选的，步骤二中氧化锆球的总质量与步骤一中单质铜粉和氧化铜粉总质量的球
料比为3∶1-5∶1。
14.可选的，步骤三中，高转速机械球磨的转速为300rpm-400rpm，高转速机械球磨的球磨时间为5min-35min。
15.可选的，步骤三中，低转速机械球磨的转速为180rpm-280rpm，低转速机械球磨的球磨时间为10min-40min。
16.一种变速球磨制备三元铜cu-cu2o-cuo催化剂，其特征在于，三元铜cu-cu2o-cuo催化剂是根据权利要求1-6任一项所述的变速球磨制备三元铜cu-cu2o-cuo催化剂的方法制备得到的。
17.可选的，三元铜cu-cu2o-cuo催化剂中各组分含量百分比为cu：0.5％-15％；cu2o：75％-95％；cuo：15％-30％。
18.可选的，三元铜cu-cu2o-cuo催化剂的平均粒径为3-10μm。
19.本发明的实施例具有以下有益效果：
20.本发明的一个实施例通过提出的一种变速球磨制备三元铜cu-cu2o-cuo催化剂及其方法，改进了球磨的方式，设置高转速、低转速两阶段机械球磨，利用球磨过程中的产生的摩擦热推进物料中各组分之间的归中反应，通过调整球磨转速、原料粉配比等参数得到组成比例可调、粒度可控的三元铜催化剂，通过提出的一种变速球磨制备三元铜cu-cu2o-cuo催化剂的方法，仅需球磨机一种设备，使制备催化剂的工艺简单化，无需化学试剂，无需加热，成本低廉且不产生任何环境污染，适用于工业化生产。
21.当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
22.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
23.图1为本发明一实施例的催化剂制备方法流程图。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
25.为了保持本发明实施例的以下说明清楚且简明，本发明省略了已知功能和已知部件的详细说明。
26.请参阅图1所示，在本实施例中提供了一种变速球磨制备三元铜cu-cu2o-cuo催化剂的方法，包括如下步骤：
27.步骤一：将单质铜粉和氧化铜粉按设计质量比配好，放置于球磨机中；
28.步骤二：将氧化锆球放置于步骤一中的球磨机中；
29.步骤三：开启步骤二中的球磨机，使球磨机对内部的配料先进行高转速机械球磨，再进行低转速机械球磨，得到三元铜cu-cu2o-cuo催化剂。
30.本实施例的高速球磨下，磨球和粉末之间的碰撞几率增加，铜和氧化铜原料快速
消耗并发生归中反应生成大量氧化亚铜；但随着碰撞几率的增加，碰撞所产生的粉末能量聚集增加，比表面能也相应增加，粉末的表面活性将大大提高，导致粉末的团聚现象也更为加剧，因而出现粉末粒度变粗的趋势；
31.低速球磨下，降低了归中反应的发生速率，但是球体与物料之间始终相接触，并不分离，此时研磨作用很强，可以对催化剂的粉体进行细化，并将铜、氧化铜和氧化亚铜三元组分混合均匀；
32.通过控制高速球磨和低速球磨的转速配比、球磨时间配比，使得发生部分归中反应，从而得到组分含量可控、粒度均匀可调的三元催化剂。
33.本实施例一个方面的应用为：需要制备三元铜cu-cu2o-cuo催化剂时，将单质铜粉和氧化铜粉按设计质量比配好，放置于球磨机中，再将氧化锆球放置于球磨机中，开启球磨机，使球磨机对内部的配料先进行高转速机械球磨，再进行低转速机械球磨，即可得到三元铜cu-cu2o-cuo催化剂。需要注意的是，本技术中所涉及的所有用电设备均可通过蓄电池供电或外接电源。
34.通过提出的一种变速球磨制备三元铜cu-cu2o-cuo催化剂的方法，改进了球磨的方式，设置高转速、低转速两阶段机械球磨，利用球磨过程中的产生的摩擦热推进物料中各组分之间的归中反应，通过调整球磨转速、原料粉配比等参数得到组成比例可调、粒度可控的三元铜催化剂，通过提出的一种变速球磨制备三元铜cu-cu2o-cuo催化剂的方法，仅需球磨机一种设备，使制备催化剂的工艺简单化，无需化学试剂，无需加热，成本低廉且不产生任何环境污染，适用于工业化生产。
35.本实施例的步骤一中，单质铜粉与氧化铜粉的质量比为1∶2-2∶1。
36.本实施例的步骤二中，氧化锆球的粒径为5mm。
37.本实施例的步骤二中氧化锆球的总质量与步骤一中单质铜粉和氧化铜粉总质量的球料比为3∶1-5∶1。
38.本实施例的步骤三中，高转速机械球磨的转速为300rpm-400rpm，高转速机械球磨的球磨时间为5min-35min。
39.本实施例的步骤三中，低转速机械球磨的转速为180rpm-280rpm，低转速机械球磨的球磨时间为10min-40min。
40.一种变速球磨制备三元铜cu-cu2o-cuo催化剂，其特征在于，三元铜cu-cu2o-cuo催化剂是根据权利要求1-6任一项所述的变速球磨制备三元铜cu-cu2o-cuo催化剂的方法制备得到的。
41.本实施例的三元铜cu-cu2o-cuo催化剂中各组分含量百分比为cu：0.5％-15％；cu2o：75％-95％；cuo：15％-30％。
42.本实施例的三元铜cu-cu2o-cuo催化剂的平均粒径为3-10μm。
43.具体的，下面结合实施例详细描述本发明：。
44.实施例1
45.催化剂的制备：
46.(1)取质量比为43∶57的商业单质铜粉和商业氧化铜粉混合成反应原料；
47.(2)将反应原料放入球磨机中，球料比为5：1，先在400rpm转速下高速球磨20分钟，降低转速在280rpm下低速球磨25分钟，得到三元铜cu-cu2o-cuo催化剂。
48.所得铜催化剂经化学法分析，各组分按质量百分比含量计包括：cu：2.5％，cu2o：87％，cuo：10.5％。
49.实施例2
50.(1)取质量比为34∶66的商业单质铜粉和商业氧化铜粉混合成反应原料；
51.(2)将反应原料放入球磨机中，球料比为3∶1，先在300rpm转速下高速球磨50分钟，降低转速在180rpm下低速球磨10分钟，得到三元铜cu-cu2o-cuo催化剂。
52.所得铜催化剂经化学法分析，各组分按质量百分比含量计包括：cu：0.5％，cu2o：75％，cuo：15％.
53.实施例3
54.(1)取质量比为66∶34的商业单质铜粉和商业氧化铜粉混合成反应原料；
55.(2)将反应原料放入球磨机中，球料比为5：1，先在400rpm转速下高速球磨35分钟，降低转速在280rpm下低速球磨40分钟，得到三元铜cu-cu2o-cuo催化剂。
56.所得铜催化剂经化学法分析，各组分按质量百分比含量计包括：cu：15％，cu2o：95％，cuo：30％。
57.对比例1
58.与实施例1方法相同，其不同之处在于，不进行低转速机械球磨，在高转速机械球磨后将物料取出。
59.对比例2
60.与实施例1方法相同，其不同之处在于，不进行高转速机械球磨，在低转速机械球磨后将物料取出。
61.对比例3
62.采用商业铜粉作为催化剂进行催化剂性能评价。
63.对比例4
64.采用商业氧化铜粉作为催化剂进行催化剂性能评价。
65.对比例5
66.一种催化剂，所述催化剂由cu、cu2o、cuo三种粉末直接混合得到，按照质量百分比为：cu：2.5％，cu2o：87％，cuo：10.5％。
67.表1催化活性测试结果
[0068][0069]
本发明实施例的制备方法所制得的三元铜cu-cu2o-cuo催化剂，在直接法合成m2时，表现出优于商业催化剂的较高的二甲基二氯硅烷的选择性和硅粉原料的转化率。
[0070]
上述实施例可以相互结合。
[0071]
需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
[0072]
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。技术特征：
1.一种变速球磨制备三元铜cu-cu2o-cuo催化剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：将单质铜粉和氧化铜粉按设计质量比配好，放置于球磨机中；步骤二：将氧化锆球放置于步骤一中的球磨机中；步骤三：开启步骤二中的球磨机，使球磨机对内部的配料先进行高转速机械球磨，再进行低转速机械球磨，得到三元铜cu-cu2o-cuo催化剂。2.如权利要求1所述的一种变速球磨制备三元铜cu-cu2o-cuo催化剂的方法，其特征在于，步骤一中，单质铜粉与氧化铜粉的质量比为1∶2-2∶1。3.如权利要求1所述的一种变速球磨制备三元铜cu-cu2o-cuo催化剂的方法，其特征在于，步骤二中，氧化锆球的粒径为5mm。4.如权利要求1所述的一种变速球磨制备三元铜cu-cu2o-cuo催化剂的方法，其特征在于，步骤二中氧化锆球的总质量与步骤一中单质铜粉和氧化铜粉总质量的球料比为3∶1-5∶1。5.如权利要求1所述的一种变速球磨制备三元铜cu-cu2o-cuo催化剂的方法，其特征在于，步骤三中，高转速机械球磨的转速为300rpm-400rpm，高转速机械球磨的球磨时间为5min-35min。6.如权利要求1所述的一种变速球磨制备三元铜cu-cu2o-cuo催化剂的方法，其特征在于，步骤三中，低转速机械球磨的转速为180rpm-280rpm，低转速机械球磨的球磨时间为10min-40min。7.一种变速球磨制备三元铜cu-cu2o-cuo催化剂，其特征在于，三元铜cu-cu2o-cuo催化剂是根据权利要求1-6任一项所述的变速球磨制备三元铜cu-cu2o-cuo催化剂的方法制备得到的。8.如权利要求7所述的一种变速球磨制备三元铜cu-cu2o-cuo催化剂，其特征在于，三元铜cu-cu2o-cuo催化剂中各组分含量百分比为cu：0.5％-15％；cu2o：75％-95％；cuo：15％-30％。9.如权利要求7所述的一种变速球磨制备三元铜cu-cu2o-cuo催化剂，其特征在于，三元铜cu-cu2o-cuo催化剂的平均粒径为3-10μm。
技术总结
本发明公开了一种变速球磨制备三元铜Cu-Cu2O-CuO催化剂及其方法，涉及催化剂制备技术领域。本发明包括如下步骤：步骤一：将单质铜粉和氧化铜粉按设计质量比配好，放置于球磨机中；步骤二：将氧化锆球放置于步骤一中的球磨机中；步骤三：开启步骤二中的球磨机，使球磨机对内部的配料先进行高转速机械球磨，再进行低转速机械球磨，得到三元铜Cu-Cu2O-CuO催化剂。本发明通过提出的一种变速球磨制备三元铜Cu-Cu2O-CuO催化剂的方法，改进了球磨的方式，设置高转速、低转速两阶段机械球磨，利用球磨过程中的产生的摩擦热推进物料中各组分之间的归中反应，通过调整球磨转速、原料粉配比等参数得到组成比例可调、粒度可控的三元铜催化剂。剂。剂。
技术研发人员：史琦 张彬 娄书生 孙海霞 张煦 祝伟 江志 穆艳如 付东兴
受保护的技术使用者：有研粉末
新材料（合肥）有限公司
技术研发日：2021.10.25
技术公布日：2022/1/28
声明：
“变速球磨制备三元铜Cu-Cu2O-CuO催化剂及其方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：有研粉末新材料（合肥）有限公司
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2024年06月28日 ~ 30日 
