製備磺化苯膦酸鈷的簡易方法

2024-04-07 22:03:05 2

專利名稱：製備磺化苯膦酸鈷的簡易方法
技術領域：
本發明涉及一種簡易的製備磺化苯膦酸鈷的方法。磺化苯膦酸鈷可用於質子導體、傳感器和固體酸催化、質子交換膜製備等領域。
背景技術：
不溶性的固體質子酸是一類具有廣泛的用途的功能材料，可用於質子導體、固體酸催化劑、傳感器、複合質子交換膜添加劑等領域。磺化苯膦酸鹽，如磺化苯膦酸鋯(ZrSPP)是一類層狀化合物，其多個膦酸基團與+4價的鋯離子形成聚合物式的層狀化合物，其層間距在1. 3 1. 5nm，其層間的磺酸集團 以氫鍵結合，可以表現出強酸性，該類化合物本人於水、醇等常用的有機溶劑所以該類材料作為固體酸的應用受到人們的重視。ZrSPP的製備一般是採用苯膦酸和磷酸的混合物與氯氧鋯反應，得到苯膦酸鋯和磷酸氫鋯的混合物，然後用發煙硫酸磺化可以得到磺化苯膦酸錯、苯膦酸錯和磷酸氫錯的混合物(Stein Sr. E ff, et al. Solid State Ionics (固態離子).1996,83:113)。李忠芳等也報導過苯膦酸與氯氧鋯反應後磺化製備磺化苯膦酸錯的方法並用於高溫質子交換膜的製備(Zhongfang Li, et al. J Membr Sci (膜科學雜誌)，2010，351:50;李忠芳等，中國發明專利，專利號ZL200810160560. 8)。磺化苯膦酸鋯的製備工藝流程如下
權利要求
1.一種製備磺化苯膦酸鈷的簡易方法，其特徵在於苯膦酸與三氧化硫發生磺化反應得到含有硫酸雜質的磺化苯膦酸粗品，不需要去除粗品溶液中的硫酸，除去苯膦酸，直接在磺化苯膦酸粗品的水溶液中加入鈷的可溶性鹽的稀酸溶液發生反應，得到磺化苯膦酸鈷產品O
2.根據權利要求1所述的製備磺化苯膦酸鈷的簡易方法，其特徵在於磺化苯膦酸粗品的水溶液與鈷鹽的反應溫度為45-65°C。
3.根據權利要求1所述的製備磺化苯膦酸鈷的簡易方法，其特徵在於所述鈷的可溶性鹽為氯化鈷、硝酸鈷或硫酸鈷。
4.根據權利要求1所述的製備磺化苯膦酸鈷的簡易方法，其特徵在於所述無機酸為鹽酸、硝酸或硫酸。
5.根據權利要求1、3或4所述的製備磺化苯膦酸鈷的簡易方法，其特徵在於包括如下步驟(1)將適量的SO3氣體緩慢通入到含有苯膦酸和有機溶劑混合液中，反應液的顏色逐漸由無色轉變成黃色，在70°c 90°C水浴加熱回流14 24h後，靜置，反應液分成兩相液體，上層為有機溶劑，下層為黃色粘稠的磺化苯膦酸粗產物，分液，回收有機溶劑，將下層所得粗產物溶於去離子水，用乙醚重複萃取，直到萃取後的乙醚PH接近7，以除去未反應的苯膦酸，水相為磺化苯膦酸粗品，備用；(2)向鈷鹽中加入無機酸溶液，使其溶解，溶液加入到步驟I製備的磺化苯膦酸粗品水溶液中，保持鈷鹽過量，混合反應液在45°C 65°C下加熱、攪拌反應6 12h後,得到黃色懸濁液，離心，將上層清液移出，下層沉澱用蒸餾水洗滌以除去其中可溶性的酸，洗滌液分別用氯化鋇溶液和硝酸銀溶液不生成沉澱為止，得到淺黃色的粉末，60°C 90°C下烘乾，得到純磺化苯膦酸鈷粉末。
6.根據權利要求5所述的製備磺化苯膦酸鐵的簡易方法，其特徵在於步驟I所述的有機溶劑為1，2-二氯乙烷或四氯乙烷。
全文摘要
本發明一種製備磺化苯膦酸鈷的簡易方法，其特徵在於苯膦酸與三氧化硫發生磺化反應得到含有硫酸雜質的磺化苯膦酸粗品，磺化苯膦酸粗品的水溶液中的硫酸雜質不需要除去，可直接加入鈷鹽發生反應，得到磺化苯膦酸鈷產品。本發明利用硫酸鈷可溶於水的特性，在製備磺化苯膦酸鈷時，磺化苯膦酸粗品的水溶液可以不用除去硫酸，省去了加入大量氯化鋇和用陽離子交換樹脂除去鋇離子的過程。節省了大量的氯化鋇，減少了硫酸鋇廢物排放。節省了利用陽離子交換樹脂進行離子交換、鹽酸活化離子交換樹脂耗費大量時間的過程。
文檔編號C07C69/12GK102993233SQ20121057442
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月26日 優先權日2012年12月26日
發明者李忠芳, 金磊, 劉國紅, 王素文 申請人:山東理工大學