去除鹼金屬表面氧化膜的方法
2023-07-02 23:56:16 1
專利名稱：去除鹼金屬表面氧化膜的方法
技術領域：
本發明屬於精細化工技術領域，具體涉及一種去除鹼金屬表面氧化膜的方法。
背景技術：
鹼金屬(alkali metal)是元素周期表I A族元素中所有的金屬元素，包括鋰 (Li)、鈉(Na)、鉀(K)、銣(Rb)、銫(Cs)、鍅(Fr)六種，前五種存在於自然界，鍅只能由核反 應產生。鹼金屬的單質反應活性高，在自然狀態下只以鹽類存在。鹼金屬單質皆為具金屬 光澤的銀白色金屬，但暴露在空氣中會因氧氣的氧化作用(若激烈會自然著火)生成氧化 膜使光澤度下降，呈現灰色。鹼金屬的氧化膜增加了金屬在空氣中的穩定，但氧化層厚度會 緩慢增厚，且大大降低了其化學反應活性。武茲(WurTz)化學反應為滷代烴能與某些金屬發生偶聯反應，生成有機金屬化合 物。這些金屬可以是鹼金屬等活性金屬。而這些金屬表面如果形成氧化層則導致反應緩慢 發生或不發生。所以一般進行武茲(WuTz)化學反應時，必須將氧化層去除。現有技術中 鹼金屬氧化膜去除經常採用以下兩種辦法在乾燥氣氛的操作箱中，將鹼金屬表面氧化膜 小心將其切除，或在惰性氣氛中用金屬刷除去表面氧化膜；鹼金屬氧化膜去除後迅速在無 水溶劑中保存或及時應用，以防止鹼金屬氧化層再次生成，從而影響化學反應速度或在產 物中引入目標產物中不需要的氧元素。而這些辦法雖然在一定程度上去除了氧化膜，然而 並不能保證去除氧化膜的鹼金屬純度；而且去除氧化膜的操作也與操作人員的技術水平相 關。本發明由此而來。
發明內容
本發明目的在於提供一種去除鹼金屬表面氧化膜的方法，解決了現有技術中去除 鹼金屬氧化膜方法粗糙、鹼金屬的純度難以保證等問題。為了解決現有技術中的這些問題，本發明提供的技術方案是一種去除鹼金屬表面氧化膜的方法，其特徵在於所述方法包括以下步驟(1)將表面帶有氧化膜的鹼金屬置於有機溶劑中，加熱使鹼金屬熔融，鹼金屬氧化 膜與鹼金屬分離；(2)在惰性氣體或氮氣保護下抽去混有鹼金屬氧化膜的有機溶劑即得去除表面氧 化膜的鹼金屬。優選的，所述方法中所述有機溶劑的沸點高於鹼金屬的熔點。優選的，所述方法中所述鹼金屬熔融狀態下的比重高於鹼金屬氧化膜的比重。優選的，所述鹼金屬選自金屬Na、K。優選的，所述鹼金屬為金屬Na時，所述有機溶劑選自二甲苯、甲苯。本發明的技術方案中，當鹼金屬為金屬鈉時，將帶有氧化膜外層的金屬鈉置於有 機溶劑中(一般要求溶劑沸點要高於金屬鈉的熔點)加熱回流，由於金屬鈉在熔融狀態下 其比重比氧化膜重，而氧化膜不會融化和溶解，在達到金屬鈉熔點時，金屬鈉自然脫離氧化膜，沉入反應器底部；繼而在乾燥純氮氣保護下，將帶有氧化膜的溶劑吸出或將熔融金屬鈉 分出保存即可分離出純度高的金屬鈉。此時金屬鈉呈現金屬光澤且不會有氧化膜，而有機 溶劑經過鹼金屬的作用脫除了水分，經蒸餾，與不溶的氧化膜分離，得到無水的有機溶劑。 該技術方案具有去除氧化膜安全、快速簡便、設備簡單，金屬鈉利用率高的特點，方法操作 簡單、易行，分離後的金屬鈉質量可靠。本發明是根據鹼金屬與鹼金屬氧化膜的不同物理特性來進行分離的；理論上鹼金 屬和鹼金屬的氧化膜在分離過程中並未發生化學變化。當然當有機溶劑中含有少量的水 時，還可以通過分離後的鹼金屬進行有機溶劑的除水處理。本發明技術方案中有機溶劑的 沸點優選高於鹼金屬的熔點，這樣當加熱使鹼金屬熔化時，有機溶劑不會產生沸騰影響沉 入反應器底部的鹼金屬的分離。相對於現有技術中的方案，本發明的優點是1.本發明技術方案中通過將帶有氧化膜的鹼金屬在有機溶劑中加熱，由於鹼金屬 的物理狀態由固態變為液態，由於鹼金屬的比重高於鹼金屬氧化膜的比重，鹼金屬沉入反 應器底部，從而通過在保護氣氛中抽去有機溶劑而得到純度很高的鹼金屬。2、本發明的另一方面，在鹼金屬除去氧化膜的同時，還可以對有機溶劑進行乾燥 除水。由於熔融狀態的鹼金屬從氧化膜中流出，鹼金屬可以與有機溶劑中的殘留水分進行 反應從而除水，這方便了一些化學反應的除水處理。如在進行武茲化學反應時，通常要應用 各種無水有機溶劑，有機溶劑需要進行事先脫水處理，通過上述方法可以同時進行鹼金屬 脫膜和有機溶劑脫水處理。
具體實施例方式以下結合具體實施例對上述方案做進一步說明。應理解，這些實施例是用於說明 本發明而不限於限制本發明的範圍。實施例中採用的實施條件可以根據具體廠家的條件做 進一步調整，未註明的實施條件通常為常規實驗中的條件。實施例1武茲反應前金屬鈉的氧化膜去除處理在裝有攪拌和回流冷凝管的反應器中，注入5升二甲苯，再將帶有氧化膜外層的 金屬鈉IOOg放入反應器中，加熱至110 120°C，攪拌1小時靜置，降溫，可發現金屬鈉氧化 膜全部分散懸浮在二甲苯中，帶有金屬光澤的金屬鈉下沉在反應器底部。在乾燥的高純氮保護下，吸出二甲苯混合液，注入乾燥過的二甲苯保護金屬鈉不 被氧化。即刻使分離的二甲苯混合液進行蒸餾，移除分散在其中的氧化膜，獲得無水二甲 苯，可應用在武茲反應中。武茲反應採用如下的步驟，將金屬鈉放入乾燥過的二甲苯中在帶有攪拌和回流裝 置的反應器，加熱至100°C，滴加二甲基二氯矽烷，製得不含有氧或極少量氧的聚二甲基矽 烷產物。實施例2金屬鉀的氧化膜去除處理在裝有攪拌和回流冷凝管的反應器中，注入5升無水甲苯，再將在石蠟(或煤油) 中帶有氧化膜的金屬鉀，加熱80 100°C攪拌1小時，在惰性氣體保護下，如氮氣，降溫、靜 止，待金屬鉀沉降凝固後，吸出帶有氧化膜碎片的懸浮的甲苯或快速取出已凝固的金屬鉀， 移動到帶有乾燥溶劑的反應器中，即可脫除金屬鉀表面的氧化膜。
上述實例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人是 能夠了解本發明的內容並據以實施，並不能以此限制本發明的保護範圍。凡根據本發明精 神實質所做的等效變換或修飾，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。
權利要求
一種去除鹼金屬表面氧化膜的方法，其特徵在於所述方法包括以下步驟(1)將表面帶有氧化膜的鹼金屬置於有機溶劑中，加熱使鹼金屬熔融，鹼金屬氧化膜與鹼金屬分離；(2)在惰性氣體或氮氣保護下抽去混有鹼金屬氧化膜的有機溶劑即得去除表面氧化膜的鹼金屬。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述方法中所述有機溶劑的沸點高於鹼金 屬的熔點。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述方法中所述鹼金屬熔融狀態下的比重 高於鹼金屬氧化膜的比重。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述鹼金屬選自金屬Na、K。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述鹼金屬為金屬Na時，所述有機溶劑選自二甲苯、甲苯。
全文摘要
本發明公開了一種去除鹼金屬表面氧化膜的方法，其特徵在於所述方法包括以下步驟(1)將表面帶有氧化膜的鹼金屬置於有機溶劑中，加熱使鹼金屬熔融，鹼金屬氧化膜與鹼金屬分離；(2)在惰性氣體或氮氣保護下抽去混有鹼金屬氧化膜的有機溶劑即得去除表面氧化膜的鹼金屬。該方法去除氧化膜安全、快速簡便、設備簡單，金屬鈉利用率高，方法操作簡單、易行，分離後的金屬鈉質量可靠。
文檔編號C23G5/02GK101962781SQ201010280860
公開日2011年2月2日 申請日期2010年9月14日 優先權日2010年9月14日
發明者朱宏, 田秀梅 申請人:田秀梅;朱宏