CN107758701B - 一种六氟磷酸钾的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无机化合物的合成领域，具体涉及一种六氟磷酸钾的制备方法，以氟化氢钾(或氯化钾)，无水氟化氢和三氯氧磷为反应原料，在一定条件下经初步反应后得到六氟磷酸钾粗品，再用氢氧化钾调节酸度并清除铁离子，活性碳吸附脱色，除杂后的粗品蒸发浓缩后重结晶，从而得到六氟磷酸钾成品，本发明的六氟磷酸钾的制备方法，与传统制备方法相比，操作更简单，反应更平和，易于控制，避免了大量不稳定的、腐蚀性的、具有毒性的原料的使用，从而降低了操作的危险性，经该方法生产的六氟磷酸钾，收率高达88％，纯度更是超过了99％。
Description
技术领域
本发明涉及一种无机化合物的合成领域，特别涉及一种六氟磷酸钾的制备方法。
背景技术
六氟磷酸盐系列是一类很重要的无机氟盐，其中，六氟磷酸钾是六氟磷酸盐中比较重要的一种。六氟磷酸钾可以用于制备其它六氟磷酸盐，也可以作为机氟取代剂，如光聚合催化剂。六氟磷酸盐的制备方法因为六氟磷酸锂的应用而得到极大的发展，二十世纪后期，美国、德国等一些西方国家化学家提出了六氟磷酸钾制备六氟磷酸锂的设想，使得六氟磷酸钾的生产工艺得到了极大的改进。
目前，六氟磷酸钾的制备多为采用五氟化磷气体与含有氟化氢的氟化钾溶液反应来进行，五氟化磷则通过五氯化磷与无水氟化氢反应制备而得，其反应机理为：
HF+PCl5→PF5+HCl
PF5+KF→KPF6
也有采用氯化钾、无水氟化氢、五氯化磷反应来制备六氟磷酸钾，其反应机理为：
KCl+6HF+PCl5→KPF6+6HCl↑
现有方法中，采用五氟化磷气体与氟化钾反应，则需先制备五氟化磷气体，而五氟化磷气体中混有盐酸气体，需要分离；五氟化磷与氟化钾反应，实际上应该是与氟化氢钾反应，这些反应中，制备五氟化磷时使用了易分解的五氯化磷固体，合成六氟磷酸钾时使用了五氟化磷气体，使得反应控制的难度增大，大量不稳定的、腐蚀性的、具有毒性的原料的使用，增加了反应操作的危险性。
采用氯化钾、无水氟化氢、五氯化磷反应来制备六氟磷酸钾时，五氯化磷固体需要少量多次加入氯化钾与无水氟化氢的混合物中，由于反应剧烈，因而进一步增加了控制的难度，容易引发危险。
因此，有必要开发一种新型的六氟磷酸钾制备方法，使其生产过程更趋于可控制性。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提出了一种六氟磷酸钾的制备方法，使反应过程更易于控制，操作难度降低，同时也降低了生产成本。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种六氟磷酸钾的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
(1)在0-8℃条件下，将无水氟化氢加到干燥氟化氢钾或氯化钾固体中反应；
(2)将温度调整为-5℃，开启真空泵并调节真空度，使反应条件呈微负压，缓慢滴加三氯氧磷，控制滴加速度，使温度不超过-2℃，滴加完成后，继续搅拌反应30min；
(3)将温度调整为75-85℃，并将真空度调整为0.7-0.8Pa，将残余氟化氢气体及生成的盐酸气体抽出；
(4)往反应中缓慢加入50％氢氧化钾溶液，将pH值调整至7；
(5)将反应后的物料冷却至室温，经离心后得到六氟磷酸钾粗品；
(6)往六氟磷酸钾粗品中加水，并加入活性炭，用氢氧化钾固体调节pH值至8，加热搅拌溶解；
(7)六氟磷酸钾粗品完全溶解后真空抽滤，将滤液蒸发浓缩，待液面出现晶膜时，搅拌冷却重结晶；
(8)冷却至室温后，再经离心、烘干得到六氟磷酸钾成品。
优选的，步骤(1)中所述无水氟化氢的用量为理论用量的1.8-2.0倍。
进一步优选的，步骤(1)中所述无水氟化氢的用量为理论用量的1.8倍。
优选的，步骤(2)中所述的真空度为0.5Pa。
优选的，步骤(2)中所述三氯氧磷的用量为理论用量的1.05-1.08倍。
进一步优选的，步骤(2)中所述三氯氧磷的用量为理论用量的1.05倍。
优选的，步骤(3)中所述的温度为80℃，并保温30min；
优选的，步骤(7)中所述真空抽滤的温度大于80℃；
优选的，步骤(3)中所述残余氟化氢气体及生成的盐酸气体经碱液吸收。
优选的，所述步骤(8)中残余的滤液可用于生产氟硅酸钾和氟硼酸钾。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明主要采用无水氟化氢溶解氟化氢钾或氯化钾，滴加三氯氧磷反应后得到六氟磷酸钾粗品，用氢氧化钾调节酸度并清除铁离子，活性碳吸附脱色，除杂后的粗品蒸发浓缩后重结晶，从而得到六氟磷酸钾成品，与传统六氟磷酸钾的制备方法相比，操作更简单，反应更平和，易于控制，避免了大量不稳定的、腐蚀性的、具有毒性的原料的使用，从而降低了操作的危险性，经该方法生产的六氟磷酸钾，收率高达88％，纯度更是超过了99％。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
一种六氟磷酸钾的制备方法，包括以下步骤：
(1)在0-8℃条件下，将150g无水氟化氢加到78g干燥氟化氢钾固体中反应；
(2)将温度调整为-5℃，开启真空泵并将真空度调节为0.5Pa，使反应条件呈微负压，缓慢滴加160g三氯氧磷，控制滴加速度，使温度不超过-2℃，滴加完成后，继续搅拌反应30min；
(3)将温度调整为80℃，保温30min；并将真空度调整为0.7Pa，将残余氟化氢气体及生成的盐酸气体抽出，与碱液中和；
(4)往反应中缓慢加入50％氢氧化钾溶液，将pH值调整至7；
(5)将反应后的物料冷却至室温，经离心后得到181g六氟磷酸钾粗品；
(6)往六氟磷酸钾粗品中加300ml水，并加入适量活性炭，用氢氧化钾固体调节pH值至8，加热搅拌溶解；
(7)六氟磷酸钾粗品完全溶解后真空抽滤，滤除活性炭，为防止抽滤过程中六氟磷酸钾产品结晶析出，将温度调整为大于80℃，抽滤完成后将滤液蒸发浓缩，待液面出现晶膜时，搅拌自然冷却重结晶；
(8)冷却至室温后，再经离心、烘干得到162g六氟磷酸钾成品，收率为88.04％，六氟磷酸钾含量经检测为99.15％。
实施例2
一种六氟磷酸钾的制备方法，包括以下步骤：
(1)在0-8℃条件下，将160g无水氟化氢加到78g干燥氟化氢钾固体中反应；
(2)将温度调整为-5℃，开启真空泵并将真空度调节为0.5Pa，使反应条件呈微负压，缓慢滴加163g三氯氧磷，控制滴加速度，使温度不超过-2℃，滴加完成后，继续搅拌反应30min；
(3)将温度调整为80℃，保温30min；并将真空度调整为0.7Pa，将残余氟化氢气体及生成的盐酸气体抽出，与碱液中和；
(4)往反应中缓慢加入50％氢氧化钾溶液，将pH值调整至7；
(5)将反应后的物料冷却至室温，经离心后得到182g六氟磷酸钾粗品；
(6)往六氟磷酸钾粗品中加300ml水，并加入适量活性炭，用氢氧化钾固体调节pH值至8，加热搅拌溶解；
(7)六氟磷酸钾粗品完全溶解后真空抽滤，滤除活性炭，为防止抽滤过程中六氟磷酸钾产品结晶析出，将温度调整为大于80℃，抽滤完成后将滤液蒸发浓缩，待液面出现晶膜时，搅拌自然冷却重结晶；
(8)冷却至室温后，再经离心、烘干得到162.5g六氟磷酸钾成品，收率为88.32％，六氟磷酸钾含量经检测为99.18％。
实施例3
(1)在0-8℃条件下，将167g无水氟化氢加到78g干燥氟化氢钾固体中反应；
(2)将温度调整为-5℃，开启真空泵并将真空度调节为0.5Pa，使反应条件呈微负压，缓慢滴加165g三氯氧磷，控制滴加速度，使温度不超过-2℃，滴加完成后，继续搅拌反应30min；
(3)将温度调整为80℃，保温30min；并将真空度调整为0.8Pa，将残余氟化氢气体及生成的盐酸气体抽出，与碱液中和；
(4)往反应中缓慢加入50％氢氧化钾溶液，将pH值调整至7；
(5)将反应后的物料冷却至室温，经离心后得到183.7g六氟磷酸钾粗品；
(6)往六氟磷酸钾粗品中加300ml水，并加入适量活性炭，用氢氧化钾固体调节pH值至8，加热搅拌溶解；
(7)六氟磷酸钾粗品完全溶解后真空抽滤，滤除活性炭，为防止抽滤过程中六氟磷酸钾产品结晶析出，将温度调整为大于80℃，抽滤完成后将滤液蒸发浓缩，待液面出现晶膜时，搅拌自然冷却重结晶；
(8)冷却至室温后，再经离心、烘干得到162.8g六氟磷酸钾成品，收率为88.48％，六氟磷酸钾含量经检测为99.20％。
以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种六氟磷酸钾的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
S1、在0-8℃条件下，将无水氟化氢加到干燥氟化氢钾或氯化钾固体中反应；
S2、将温度调整为-5℃，开启真空泵并调节真空度，使反应条件呈微负压，缓慢滴加三氯氧磷，控制滴加速度，使温度不超过-2℃，滴加完成后，继续搅拌反应30min；
S3、将温度调整为75-85℃，并将真空度调整为0.7-0.8Pa，将残余氟化氢气体及生成的盐酸气体抽出；
S4、往反应中缓慢加入50％氢氧化钾溶液，将pH值调整至7；
S5、将反应后的物料冷却至室温，经离心后得到六氟磷酸钾粗品；
S6、往六氟磷酸钾粗品中加水，并加入活性炭，用氢氧化钾固体调节pH值至8，加热搅拌溶解；
S7、六氟磷酸钾粗品完全溶解后真空抽滤，将滤液蒸发浓缩，待液面出现晶膜时，搅拌冷却重结晶；
S8、冷却至室温后，再经离心、烘干得到六氟磷酸钾成品。
2.根据权利要求1所述的一种六氟磷酸钾的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述无水氟化氢的用量为理论用量的1.8-2.0倍。
3.根据权利要求2所述的一种六氟磷酸钾的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述无水氟化氢的用量为理论用量的1.8倍。
4.根据权利要求2所述的一种六氟磷酸钾的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的真空度为0.5Pa。
5.根据权利要求1所述的一种六氟磷酸钾的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述三氯氧磷的用量为理论用量的1.05-1.08倍。
6.根据权利要求1所述的一种六氟磷酸钾的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述三氯氧磷的用量为理论用量的1.05倍。
7.根据权利要求1所述的一种六氟磷酸钾的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的温度为80℃，并保温30min；
8.根据权利要求1所述的一种六氟磷酸钾的制备方法，其特征在于：步骤(7)中所述真空抽滤的温度大于80℃。
9.根据权利要求1所述的一种六氟磷酸钾的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述残余氟化氢气体及生成的盐酸气体经碱液吸收。
10.根据权利要求1所述的一种六氟磷酸钾的制备方法，其特征在于：所述步骤(8)中残余的滤液用于生产氟硅酸钾和氟硼酸钾。
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