酸化膨润土催化歧化甲基三氯硅烷制备二甲基二氯硅烷的研究

【摘要】：随着有机硅行业的迅速发展,有机硅产品的种类不断增多,应用也非常广泛,被誉为“工业味精”。然而,甲基氯硅烷单体的生产是整个有机硅产业的基础。在采用直接法生产二甲基二氯硅烷((CH3)2SiCl2)的过程中,其中约有3-15%的甲基三氯硅烷(CH3SiCl3)副产物产生。为了解决副产物CH3SiCl3的累积问题,将CH3SiCl3催化歧化制备(CH3)2SiCl2被认为是最佳的方案,不仅可以解决(CH3)2SiCl2生产中副产物累积的后顾之忧,而且可以实现资源的循环利用。 本论文选用膨润土为催化剂,通过利用不同浓度的HCl, H2SO4对膨润土进行了酸化修饰,优化膨润土的比表面积,酸性、能和结构性能。采用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)、X射线粉末衍射(XRD)、N2吸附-脱附(N2Adsorption-desorption)和红外光谱(FTIR)等手段对催化剂进行表征。结果表明,酸处理对膨润土的组成、表观物性和结构有较大影响,随着酸浓度的增加,膨润土的比表面积先增大后减少,其中30%硫酸处理的膨润土比表面积最大341m2·g-1,膨润土的层状结构在高酸浓度下会发生坍塌；采用NH3程序升温脱附(NH3-TPD)和吡啶红外光谱研究了酸化膨润土的酸性,实验结果表明,不同浓度的酸处理可以调变膨润土的酸位分布情况和酸中心数目。此外,升高温度可以使得膨润土中的B酸中心向L酸中心转变。 我们探究了常压下酸化膨润土催化歧化CH3SiCl3的催化性能,考察了酸处理浓度和反应温度对催化活性的影响,活性结果显示,经过30%浓度H2SO4处理后膨润土催化剂,常压下,在673K表现出最佳的催化性能,其中CH3SiCl3的转化率为92%,(CH3)2SiCl2的选择性可达45%,收率为41%。研究还发现,B酸中心存在有利于(CH3)2SiCl2的形成,B酸中心和L酸中心共存有利于(CH3)2SiCl2收率的提高。