[发明专利]一种海胆状氧化铜催化剂、其制备方法及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧化铜催化剂、其制备方法及其用途，尤其涉及一种具有规则海胆状形貌的氧化铜催化剂、其制备方法及其在直接法合成有机硅单体领域的应用。

背景技术

作为一类p型过渡金属氧化物，氧化铜在电、磁和催化等领域表现出奇特的物理和化学性能，被广泛应用于印染、陶瓷、电极活性材料及催化剂等重要领域。氧化铜的物理和化学性能受形貌、尺寸和结构影响。近年来，具有不同形貌结构的氧化铜材料引起人们的极大兴趣，已通过不同方法制备了氧化铜纳米线、纳米棒、纳米片、纳米管、纳米带等。一些更为复杂的结构如花状、蜂窝状、空心球等也有相关报道。近年来，具有海胆状的氧化铜具有高比表面、低堆积密度、多活性晶面位等特点，对多相催化反应表现出较高的催化活性，因此海胆状氧化铜的合成引起人们广泛关注。

Cavalcante等人将碱式碳酸铜和分散剂聚乙二醇溶于氨水，通过微波加热生成海胆状氧化铜(D.Keyson.，D.P. Volanti.，L.S.Cavalcante.，A.Z.Simǒes.；J.A.Varela.，E.Longo.CuO urchin-nanostructures synthesized from a domestic hydrothermal microwave method，Mater.Res.Bull.2008.43.771.)。

Ni等人将氯化铜、聚乙二醇和氢氧化钾溶于水中，然后进行水热反应得到了海胆状氧化铜，该海胆状氧化铜在光催化降解派洛宁B表现出较好的催化活性(Jianming.Hong.，Jun.Li.，Yonghong.Ni.Hydrothermal Synthesis and Electrochemical Properties of Urchin-Like Core-Shell Copper Oxide Nanostructures，J.Alloy.Compd.2009，481，610.)。

Liu等人将氯化铜和碳酸钠溶于水中形成混合液，然后利用微波加热反应生成海胆状氧化铜(Gen.Chen.，Huifen.Zhou.，Wei.Ma.，Dan.Zhang.，Guanzhou.Qiu.，Xiaohe.Liu.Microwave-assisted synthesis and electrochemical properties of urchin-like CuO micro-crystals，Solid.State.Sci.2011，13(12)，2137-2141.)。

Suib等人将醋酸铜或硝酸铜和尿素溶于水中形成混合液，然后通过微波加热生成海胆状氧化铜，所合成的海胆状氧化铜在烷基烃转化成环氧化物的反应中表现出较高的催化活性(G. Qiu.，S.Dharmarathna.，Y. Zhang.，N.Opembe.，H.Huang.，S.Suib.Facile Microwave-Assisted Hydrothermal Synthesis of CuO Nanomaterials and Their Catalytic and Electrochemical Properties，J.Phys.Chem.C.2012，116(1)，468-477.)。

从上述海胆状氧化铜制备方法的报道中可以看出，在制备过程中一般引入分散剂并且采用微波加热进行反应，因此合成成本较高，不利于规模化生产。

另外，海胆状氧化铜在催化领域的应用研究报道也只限于液固相催化反应，如光催化降解染料或有机物醇类的氧化反应，而对于气固相等多相催化反应如工业上直接法合成有机硅单体的应用研究还未见相关报道。在直接法合成有机硅单体的反应过程中，反应物氯甲烷气体和硅粉之间的反应属于气-固相接触反应，如果增加铜催化剂与反应物之间的接触面积，则有利于提高反应速率。因此设计具有高比表面的特殊形貌的铜催化剂是提高催化剂催化效率的关键因素之一。综上所述，开展具有产业化前景的规则海胆状氧化铜制备方法的研究，并探索其作为催化剂在直接法合成有机硅单体的应用研究具有重要的科学意义和应用价值。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种形貌和颗粒尺寸可控、工艺简单、易于工业化的无模板法溶剂热合成海胆状氧化铜的制备方法。