一种催化剂及其制备方法和应用技术

一种催化剂及其制备方法，包括：将可溶性镍盐、金属M的可溶性盐化合物、能够提供二氧化硅的硅源与能够沉淀镍和/或金属M离子的沉淀剂在溶剂中接触，将接触所得产物过滤，并将所得固体依次进行干燥和焙烧，其中，所述M选自IB、IIB、IIA和除Ni以外的第VIII族金属中的一种或多种。根据本发明专利技术的制备方法制备得到的催化剂在四氯化硅氢化制备三氯氢硅中的应用。按照本发明专利技术的制备方法制备得到的催化剂与常规铝基催化剂相比，具有以下优点：在四氯化硅氢化制备三氯氢硅的反应气氛下SiO2载体稳定，催化剂骨架不会像传统的加氢催化剂中的载体那样容易破坏，因此具有更长的使用寿命，且相比于现有技术常用的镍盐、铜盐催化剂活性提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ー种催化剂的制备方法和一种由该方法制备得到的催化剂，及其在四氯化硅氢化制备三氯氢硅中的应用
技术介绍
近年来，随着世界性传统能源枯竭和石油价格持续攀升的不断加剧，全球正在积极开发利用可再生能源。太阳能作为可再生的洁净能源，因其清洁、安全、资源丰富得到了快速发展。因而，作为太阳能电池原料的高纯多晶硅的需求不断増加。多晶硅生产エ艺中，生产I吨多晶硅会产生10吨以上的四氯化硅和约1-5吨的氯化氢。由于还没有大規模、高效率和安全地消化处理生产多晶硅过程中所产生的SiCl4的方法，大量的高含量氯化合物只能囤积，给环境安全带来了极大的隐患。为了減少多晶硅生产物耗、降低生产成本，避免环境污染，最有效、最经济的方法就是将四氯化硅氢化转化为三氯氢硅，把三氯氢硅作为原料再送回多晶硅系统生产多晶硅，从而形成“闭环”生产。目前，エ业上主要通过两种方法将四氯化硅进行氢化转化。一种技术路线是SiCl4热氢化，即将SiCl4和H2在1200-1500°c的高温和0. 6MPa压カ下转化为SiHCl3，其化学反应式为SiCl4+H2 — SiHCl3+HCl。该方法反应温度高，能耗大，一次转化率低，最高为18%。另ー种技术路线是SiCl4冷氢化，即在金属催化剂的作用下，在一定的温度、压カ下，使H2与SiCl4混合气体与硅粉在反应器内以沸腾状态接触进行氢化的过程，该过程使用的催化剂主要为金属镍、铜等负载型催化剂，且载体一般为三氧化ニ铝。例如，CN1436725A公开了一种四氯化娃氢化生产三氯氢娃的冷氢化方法,其中娃粉、SiCl4和H2在内胆加热的沸腾床反应器中反应生产三氯氢硅。其中催化剂为氧化铝负载的Ni催化剂(一般称为镍触媒)，由于Al2O3基的载体在反应过程中形成氯化铝和水而流失，因此该催化剂寿命较短。而且由于AlCl3升华容易带入后续系统，使得对于多晶硅这种对产品纯度要求很高的反应来讲，増加了产品提纯净化的难度。CN101972657A公开了ー种四氯化硅氢化制备三氯氢硅的催化剂，该催化剂以镍作为活性组分，以ニ氧化硅作为载体，具体制备方法如下将镍源溶解后加入到硅源中进行沉淀，待沉淀完成后加入到碱液中，将多余的镍沉淀完全，将沉淀在100-150°C温度下干燥5-10小时，然后在400-500°C下焙烧5-10小吋。该方法制备得到的催化剂有效提高了催化剂的活性，但该方法制备得到的催化剂仍存在活性组分分布不均匀，催化剂呈氧化态，エ业上使用过程中还原水分带入SiCl4加氢系统，从而造成装置堵塞停车的缺陷。由此可见，现有的四氯化硅氢化制备三氯氢硅用催化剂用于四氯化硅氢化过程中，存在如下缺点催化剂的稳定性较差，从而导致活性组分易流失且易结块，且流失后作为杂质进入后续系统，影响整体エ艺的经济性。因此，开发高转化率、高稳定性的四氯化硅氢化催化剂是必要的
技术实现思路
针对以上技术缺陷，本专利技术提供一种新的适用于流化床或固定床四氯化硅氢化的催化剂及其制备方法。由
技术介绍
可知，目前一般采用现有技术常用的负载型镍基催化剂进行四氯化硅氢化，仍没有针对四氯化硅氢化的专用催化剂，而现有技术的常用的负载型镍基催化剂用于四氯化硅氢化过程中存在催化剂稳定性较差，从而导致活性组分易流失且易结块等问题。本专利技术的专利技术人推测是由于四氯化 硅氢化与传统的加氢反应有较大差别，从而导致采用按照现有技术的制备方法(一般采用可溶性盐负载到载体上，干燥、焙烧得到)制备得到的加氢催化剂用于四氯化硅氢化过程中容易存在前述问题，基于此，本专利技术的专利技术人试图设想是否能开发出ー种新的加氢催化剂的制备方法使得制备得到的催化剂能够更加适用于四氯化硅氢化反应，从而日后能够作为四氯化硅氢化反应的专用催化剂。因此，本专利技术的专利技术人打破常规思路发现，在传统的制备加氢催化剂的负载过程中(一般为采用可溶性盐负载到载体上的负载过程)加入沉淀剂进行负载，并引入金属M作为活性组分，可以使得按照本专利技术的方法制备得到的催化剂用于四氯化硅氢化制备三氯氢硅的反应中不再存在前述存在的稳定性差导致活性降低的问题，基于这个发现，完成了本专利技术。本专利技术提供了ー种催化剂的制备方法，其中，该方法包括将可溶性镍盐、金属M的可溶性盐化合物、能够提供ニ氧化硅的硅源与能够沉淀镍和/或金属M离子的沉淀剂在溶剂中接触，将接触所得产物过滤，并将所得固体依次进行干燥和焙烧，其中，所述M选自IB、IIB、IIA和除Ni以外的第VIII族金属中的ー种或多种。本专利技术提供了一种根据本专利技术的制备方法制备得到的催化剂。本专利技术提供了一种根据本专利技术的制备方法制备得到的催化剂在四氯化硅氢化制备三氯氢硅中的应用。按照本专利技术的制备方法制备得到的催化剂与常规铝基催化剂相比，具有以下优点(I)采用本专利技术的制备方法制备得到的催化剂，催化剂中的SiO2载体不会像传统的加氢催化剂中的载体那样容易带入后续系统，尤其对于多晶硅这种对纯度要求很高的反应，可以大幅度降低后续产品的提纯净化过程；(2)采用本专利技术的制备方法制备得到的催化剂，在四氯化硅氢化制备三氯氢硅的反应气氛下SiO2载体稳定，催化剂骨架不会像传统的加氢催化剂中的载体那样容易破坏，因此具有更长的使用寿命，从而可以有效提高加料中硅粉与催化剂的比例；(3)本专利技术的催化剂活性相比于现有技术常用的镍盐、铜盐催化剂活性提高。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施例方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用干限制本专利技术。本专利技术提供了ー种催化剂的制备方法，其中，该方法包括将可溶性镍盐、金属M的可溶性盐化合物、能够提供ニ氧化硅的硅源与能够沉淀镍和/或金属M离子的沉淀剂在溶剂中接触，将接触所得产物过滤，并将所得固体依次进行干燥和焙烧，其中，所述M选自IB、II B、II A和除Ni以外的第VIII族金属中的ー种或多种。本专利技术中，所述可溶性镍盐、硅源与金属M的可溶性盐化合物的用量可选范围较宽，具体可以根据所需获得的催化剂中各组分的量而定，针对本专利技术，优选所述可溶性镍盐、硅源与金属M的可溶性盐化合物的用量使得制备得到的催化剂中，以催化剂的总重量为基准，以氧化物计，镍的含量为30-65重量％、金属组分M的含量为0. 5-40重量％、硅的含量为30-60重量％。本专利技术中，所述接触的条件的可选范围较宽，为了使得按照本专利技术的制备方法制备得到的催化剂活性进ー步提高，针对本专利技术，优选所述接触的条件包括接触的温度为20-90°C，优选为50-80°C，pH为4-8，优选为5_7，特别优选为7。 本专利技术中，所述接触的时间可以依据具体情况而定，针对本专利技术，优选所述接触的时间为0. l-10h，优选为0. 5-5h。本专利技术中，所述可溶性镍盐的种类的可选范围较宽，能够溶于水的可溶性镍盐均可用于本专利技术，针对本专利技术，优选所述镍盐为硝酸镍、醋酸镍、氯化镍和硫酸镍中的ー种或多种，更优选为硝酸镍。本专利技术中，所述金属M优选为钴、铁、铜、镁、钼、钌和钯中的ー种或多种，特别优选为钴、鉄、铜和镁中的ー种或多种，如此可以进ー步提高本专利技术的催化剂的活性和稳定性。针对本专利技术，更优选所述金属M的可溶性盐化合物为金属M的硝酸盐、金属M的氯化盐和金属M的硫酸盐中的ー种或多种，特别优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：任延涛，周冬松，
申请(专利权)人：洛阳晶辉新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：