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三碘化銠(RhI3)是一種黑色晶體粉末,Rh含量為19.5~21.3%,在空氣中易潮解;它作為羰基化合成反應的催化劑,廣泛應用于合成醋酸、醋酐、乙二醇等反應。
目前三碘化銠的制備方法主要分為三大類,即溶液法、直接合成法、溶液法轉化氫氧化銠合成法。
溶液法是三氯化銠在水溶液中與氫碘酸反應生成三碘化銠;反應式為:
RhCl3+3KI=RhI3↓+3KCl
RhCl3+3HI=RhI3↓+3HCl
具體是在三氯化銠水溶液中加入適量的碘化鉀或氫碘酸,保持在一定的溫度下反應3h,過濾收集產物,用去離子水洗滌,真空干燥后得到黑色的三碘化銠晶體。《云南化工》2012年6月第39卷第3期13?15頁報道的《三碘化銠的新合成方法》就是采用溶液法,該方法后處理繁瑣,以每千克三碘化銠用2L去離子水洗滌為例,需要洗滌10次才能將產物中的氯離子含量降至50mg/kg,廢水量大,同時,殘夜中的銠含量較多,造成原料損失較大、回收困難。
直接合成法,即利用碘在引發劑作用下形成游離基的性能,使銠粉和碘粉直接反應生成碘化銠;反應式為:
2Rh+3I2=2RhI3
具體是將銠粉、碘粉和引發劑按比例加入到反應器中并密封。將該混合物放入到馬弗爐中,升溫到指定反應溫度,并維持該溫度一定時間,使銠和碘充分反應。降溫后取出黑色生成物,加熱到90℃并恒溫一段時間知道恒重為止。《稀有金屬》2005年第29卷第4期482?484頁報道了《羰基合成用催化劑三碘化銠的合成》就是采用該方法,由于銠在一次反應中不會全部轉化,冷卻后還需用醋酸將反應生成的三碘化銠溶解,然后減壓蒸發醋酸,才能得黑色三碘化銠固體,操作條件復雜,轉化率較低。
溶液法轉化氫氧化銠合成法,即將氯化銠溶液轉變成為三價銠的氫氧化物,再利用氫碘酸和銠的氫氧化物反應得到碘化銠。中國專利CN1318311C公開了該方法,具體為將適量的一定濃度的氫碘酸溶液加入三價銠的氫氧化物中,加入至60~100℃攪拌,保持2~6小時,過濾洗滌干燥得到產品。但是由于三碘化銠與氫氧化銠均不溶于水,生成的三碘化銠會包裹氫氧化銠,導致反應的產率低;同時,氫氧化銠與三碘化銠相互分離不易,還會影響產品純度。
方法一、CN201310079314.0提供一種高純度的三碘化銠制備實施例,具體步驟為:
S1、取銠濃度為25g/L的三氯化銠水溶液98.4mL和濃度為5%的HI溶液200g置于微波反應器中,微波功率設定為500W,溫度達到100℃時,恒溫持續反應40min,得到含有三碘化銠的溶液;
S2、反應結束后向反應液中鼓入流速為20g/h的O3氣體,在60℃下維持反應,生成的I2會進一步加深溶液的顏色,當溶液的顏色不再加深時停止反應,本實施例共用35min;
S3、將步驟S2中經氧化性氣體處理后的含有三碘化銠的溶液過濾后得到的固體即為RhI3粗產物;采用無水乙醇洗滌至洗滌溶液無色透明。洗滌后的物質于120℃烘干6h即得高純度的三碘化銠11.537g,碘化銠的收率為99.84%。有機溶劑對I2單質和HCl具有很好的溶解性,洗脫I2單質的同時可以除去殘留的Cl?,該方法不僅操作簡單、雜質離子的脫除效率高,同時洗滌溶液容易分離和提純,可實現有機溶劑的循環利用和I2單質的回收。
經PerkinElmer7000DV電感耦合等離子光譜發生儀測得銠含量為20.96%,純度高;本實施例所制得的高純度三碘化銠的掃描電鏡照片如下圖所示。
方法二、往三口瓶中加入5g三價銠的氫氧化物然后加入30ml質量百分比濃度為45%的HI溶液,攪拌,加熱至沸騰后,保持2小時,然后趁熱過濾,洗滌濾餅,除去可溶性雜質,直至洗滌液中的電導率低于50μS/cm時,將所得的產品三碘化銠置于烘箱中小心干燥,最后得到的產品為灰黑色粉末,銠含量為22.3%,單程收率為75%。由圖1可見,顆粒具有疏松多孔結構,直徑小于5μm,大小均勻。
反應濾液可直接循環使用,在濾液中加入45%的HI溶液,重復前面的過程即可將濾液中的三價銠氫氧化物轉化為產品,經測定銠的總收率可接近100%。
CN201010153085.9公開了一種制備羰化碘化銠溶液的方法。一種制備羰化碘化銠溶液的方法,按照如下步驟進行:(1)脫水、羰化:將固體三碘化銠與無水醋酸投入高壓釜內,通入一氧化碳后,開始攪拌,升溫至80-140℃,調節高壓釜壓力為0.5-1.0MPa,在此條件下繼續攪拌0-4h;(2)溶解:用泵將水泵入反應釜,繼續攪拌20-60min后得到銠濃度高于2000ppm的羰化碘化銠溶液。按照本發明的方法可以在短時間內得到銠濃度2000-5000ppm的羰化碘化銠溶液。
[1][中國發明,中國發明授權]CN201310079314.0一種高純度三碘化銠的制備方法
[2][中國發明,中國發明授權]CN200410088705.X一種三碘化銠的制備方法
[3]CN201010153085.9一種制備羰化碘化銠溶液的方法