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1、有机溶剂法制备高纯无水三氯化铟的研究 关鲁雄柏一慧刘立华舒万艮 ( 中南工业大学化学系长沙4 1 0 0 8 3 ) 摘要奉文研究了有机溶剂法制备商纯无水三氯化姻的工艺方法,选定了以正丁醇( B u 0 H ) 作有机溶剂。运用正变试 验法及计算机曲翁报合法确定了鼍佳工艺条件,其产率达9 7 2 3 ,经升华提纯后,纯度达9 9 9 9 以上。三氯化提供了一 j 麓有鼓量径。丽用谈法制备蟪无水兰氯化蛔尚未见道。 关键词无水三氯化锢有机溶剂法芷丁肆脱水配合物 第一作者筒介:关雄男1 9 4 7 年生,教授。 S t u d yo nP r e p a r a t i o no fH i g h
2、l yP u r eA n h y & o ml n C l 3 b ya nO r g a n o “。s o l v e n tM e t h o d G e a nL w , l o n g B a iY i h n lL i uL l h e a 母哪m y l n ( 1 p a r t m e n t o ,c h e m i s t r y ,C t n t r a lS o u t hU n i v e r s i t yT a o t o g y ,O m n g s h a ,4 1 0 0 8 3 ) A b s t r a c t I n t h i s p a p e
3、 r 。t h e p r i n c i p l e a n de x p e r i m e n t a l m e t h o d f o r t h e p r e p a r a t i o n o f h i g h l y p u r e a n h y d r o u s I n 0 3w i t ht h er e a c t i n gs o l v e n to fn b u t y la l c o h o l ( B u O H ) b yR no l - g a n o s o l w a tm e t h o da ”s t u d i e d m * o p t
4、 i m i z e dr e a e t k mc o n d i t i o n sa I ed e t e r m i n e db y t h et r a d i t i o n a lo r t h o g o 砌m e t l x ) 口la n dm o d i f i e db yam e t h o do f o m a a l m t H s i m u l a t i o n m y i d do ft a r g e tp r o d u c ti s9 7 2 3 I t sp u 6 t yi sn o tl o w e rt h a n9 9 9 9 a f t
5、 e r s u b l i r n a t i n g I th a so f f e r e da f I e ww e tw a yo np r e p a r a t i o no fh i g h l yp m e a n h y d r o u sI n C l s W K ks u c ha w a y i sl 蛾 y e tr e p o r t e dS Oh r K e y m 删t sa n h y d m u si n d i u mt r i c h l o r i d e ,o r g a l 一s o l v e n tm e t h o d ,n b u t
6、y la l c o h o ld e h y d r a t i o n ,m a t c h e s 1 引盲 高纯无承三氯化钢是合成有机铟化台物( 如三甲基铟、三乙基捆) 的基本原料,也是制备n D 薄膜和特 种半导体材料的主要原料,在许多有机反应中可用作催化剂性j ,在有机化学和电子工业等领域有着日益 广泛而重要的应用。因而,其糊备方法也日益受到重视。制备高纯无水三氯化铟的传统方法主要有直接氯 化法,氧化绚转化法和水台盐脱水法等。这些方法都存在着对原料试剂纯度要求较高、对温度控制较严、设 备较复杂、产率较低、后处理较困难、污染较严重等缺点。目前国内原料试剂纯度达不劐上述生产方法的要 求
7、。高纯元水三氯化锢尚需进口,价格昂贵。 本研究旨在立足于用国产原料试剂,为高纯无承三氯化铟的制备开辟一条新型有效的合成途径。 2 实验及结果 2 1 蜜验渲稳圈 实验藏程图见图1 。 2 2 产事分析 产率= ( 实涌的元水I n C l 3 的量理论计算无水I n C l 3 的量) 1 0 0 奉文舟囊九五曩毫科技骏关疆目黉助 - 6 5 实测的I n a 3 是依照所测I n 3 + 和a 。的量推算得出,I n 3 + 的含量用E D T A 络合演定法测定。a 一的含量 用摩尔法测定。 2 3 工艺条件的选择 通过探索性试验找到影响反应的主要因素。然后通过保持其它因素于韧选值,改变某
8、一因素的值,单独 每个因素对反应产率的影响,从而确定出各因素的适宜控制范围。 产 塞 心k 八 鼙 := :f 守六打亩_ 蕊稿订打黼 AB , D 曲“ ( 控捌分群度、时间) B 垃H 图1 实验流程图图2 各因素直观趋势圉 ( 1 ) 投料比对产率的影响( A ) :随投料比B u O H H 2 0 增加,产率先是随之显著上升后出现一个平台。故 选定B u O H H 2 0 = 2 0 4 0 为宜。 ( 2 ) 蒸馏时的加热温度对产率的影响( B ) :在1 5 0 1 8 0 内产率随温度升高而增加,在1 8 0 E 左右,产率 达到最大值温度再升高时,产率反而下降。这是因为,必
9、须保证一个最低温度才能使蒸馏顺利进行,可是温 度太高,又加剧了副反应,使产率降低。因此,比较适宜的温度为1 8 0 2 1 0 。 ( 3 ) 分解反应的加热温度对产率的影响( c ) :反应最终产率随该加热温度的升高雨直线上升。这是因为 温度越高,I n C l 3 与B u O H 的配合物分解愈彻底。但当温度达到4 0 0 时,I n C l 3 开始升华进人气相,对产物 的分离提纯不利,同时在抽真空时带走部分I n a ,降低产率。确定分解温度在2 5 0 3 5 0 较适宜。 ( 4 ) 分解匣应的加热时间对产率的影响( D ) :在O 一1 h 内,产率迅速增加,达l h 时,产率
10、达最大值 ( 9 7 2 3 ) ,继续加热产率反而有所下降。因为随着加热的进行,配合物逐渐分解,产率增加,产率达到最大 值,继续加热由于少量I n C l 3 升华进入气相而损失掉,而且加热时间过长,可能导致副反应,使产率降低因 此,故分解加热时闻以0 、5 l ,5 h 为宜。 2 4 工艺条件的优化 通过设计了正交实验综合考察各因素之闻的相互影响,正交试验结果觅各因素直观趋势图( 图2 ) 。由 此可得出各因素影响大小的顺序为A B C D 。最佳工艺条件为A 。B 1 q D l 为减少直观分析的误差,依据 最小二乘原理。采用计算机拟合多项式曲线方法对上述数据进一步处理。拟合多项式为:
11、 Y = f ( o ) + f ( 1 ) 。1 + ( 2 ) 一2 + 十f ( m ) 一m 曲线拟合得最佳反应条件为:投料比B u O H H 2 0 为4 0 ,蒸馏加热温度为1 8 0 ,分解加热温度为3 5 0 “ C 。分 解加热时间为1 h 。其中A 、c 曲线为单调上升曲线。这些结果与上述确定的条件非常吻合,说明撵索= 往试验 所确定的条件范匿是正确的。按上面确定的最佳工艺条件进行验证性试验,产率为9 7 2 3 。 2 5 提纯【8 】【9 】 经有机溶剂法除水后的产物台有少量I n ( O H ) 3 。采用升华提纯。可得纯度为9 9 9 9 以上的高纯无水 I n
12、C l 3 ,其操作条件是:温度控制在5 0 0 ,真空度为4 0 m m ,升华速度为0 I g r a i n 。 6 6 j 擎 黔 3 结论 ( 1 ) 探索了有机溶荆法制备高纯无水I n C l 3 的方法,确定了以B e O H 为溶剂的翻备工艺条件;B u O H 琏0 ;柏,蒸僖加热温度为1 8 0 “ G ,配合物分解加热温度为3 5 0 1 :,分解加热时闻为l h 。产宰为9 7 2 3 。 ( 2 ) 本方法虽未直接翻得高纯无水l n C 3 。但由奉方法制褥的产物经升华挺纯,最终产品纯度可达9 9 9 9 。 ( 3 ) 本方法克服了元水l n C l 3 传统制备方
13、法的备种缺点,开刨了有机溶剡法翻备元水I n C l 3 的先侧,提供 了翻鲁高她无水I n 0 3 一种新思路,具有实用性和较高的理论研究价值。 1 2 参考文献 S _ 岫k M m e f a 由w eo f t h i n f i k I p 喇曩e d 口啦m e m no m , l x , u n d 】p 0 6 1 9 9 7 2 3 1 9 9 3 K & 知正疆t ,ED 啪B M 1 口I l 睇:Z M e t a l l k u d e 。1 9 6 5 ,4 6 2 1 6 曩捌中膏工生大学化学摹疆士研究生论文。1 9 9 8 张启巨。卢峰现代元帆合成化学汕头:汕
14、头大学出J 巨社,1 9 9 5 5 9 ,I 祥,配合化学辱教育出版社1 9 9 1 1 2 9 - - 1 3 2 1 2 t 柚m o Z h 理,T | 蛐d z a k | I im a dA I 面Y l 瞄憾I t a l i a nM 出血g i dQ 总m d y ,1 9 9 2 ,1 9 4 J A 追安兰氏化学手册。科学出版社1 9 9 1 钶洋人无机备化学手册燃辑化学工韭出版社1 9 7 6 6 6 7 1 花掘纛奢机台戚特殊技术上海交遥大学出麓社。1 9 8 5 。1 0 9 ( 接7 1 页) 2 2 产晶分析 醇化反应藏用2 氢氧化钠溶液碱洗,水洗,再用活性搅脱
15、色,量后在I 5 k p a 下脱水、脱醇得戊二酸二 辛酸产品。从产品的I R 谱圈( 图2 ) 上看,在1 7 4 0 c m 、1 1 6 5 c m - I 一吐有较强吸收峰,这是饱和羧酸酯类化合 钧的特征蜂,说职合成产品是戊二酸= 辛醇。按国家有关标准罚定的产品性能指标见表3 。 表3 戊= 酸二辛馥性艟指标 色泽麓直开口田点求份相对密度折光事一古量 债一。号,哪l 妊玩,胪胪, 9 9 参考文献 干挥乔,王教红从己二t 废藏中回收= 元瞳化工环保。1 9 9 6 6 ( 1 ) :3 2 - - 5 3 赵运胜辱由疆合二元蕞制取过氯化戊二酸石袖化工。1 9 9 5 。2 4 ( 2 ) :1 1 5 1 1 7 A & m l e k E G U 即3 8 1 8 ,抛l 日】棒户二公开特许公报,昭5 2 7 踮1 7 孙方震聚瞳胺生产过程中的剐产二元馥的分离和利用石油化工。1 9 8 5 ,1 4 ( 1 2 ) :7 5 8 - - 7 6 3 劓曲口M H 醴却皤肆啷G a t a l R e 仉,1 9 8 7 2 9 ( 2 3 ) :2 6 9 3 2 1 是庆饭等杂多钨酸傩化台成丙烯酸瞳,辽宁化工,1 9 9 5 ,( 3 ) :3 7 - - 3 9 6 7 _ j 囊
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