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四乙基四氟硼酸铵(Et4NBF4)是一种白色至类白色晶体,具有密度小,熔点高,粘度低,稳定且电导性良好的性质。Et4NBF4作为电解质盐广泛地应用于超级电容器有机电解液中,并且在锂离子电池、电化学实验分析和药物中间体等诸多方面有着应用和报导。
利用微通道反应器合成四乙基四氟硼酸铵的方法,包括:150g氟硼酸溶液(质量浓度为25%)和将270g四乙基氢氧化铵溶液(质量浓度为40%)通入微通道反应器中,氟硼酸溶液和四乙基氢氧化铵溶液的体积流量比为1:2,在40℃停留3min,得到四乙基四氟硼酸铵溶液,蒸发浓缩析晶,即得四乙基四氟硼酸铵粗品和母液,母液用于制取氟硼酸溶液。
将四乙基四氟硼酸铵粗品和其2倍质量的去离子水在反应釜中混合,加热煮沸,降温析晶,通过固液分离器得到四乙基四氟硼酸铵固体和一次母液,在线检测四乙基四氟硼酸铵固体,各项指标(水分含量除外)满足要求,经低温真空干燥制成成品;一次母液进行一次结晶(即加热煮沸、降温析晶),经固液分离,得到满足指标要求的四乙基四氟硼酸铵固体;一次结晶过程持续数次后,检测到四乙基四氟硼酸铵固体不能满足指标要求,将一次母液经离子交换树脂处理后,所得滤液重新进行一次结晶,将不达标的四乙基四氟硼酸铵固体进行二次纯化:将不达标的四乙基四氟硼酸铵固体和2倍质量的去离子水混合,加热煮沸,降温析晶,经固液分离得到二次母液和四乙基四氟硼酸铵湿品,二次母液进行一次结晶,四乙基四氟硼酸铵湿品经低温真空干燥,制成成品。
本实施例得到的产品转化率为99.61%,产率为93.68%。
(1)、硼酸的精制:
具体操作如下:
将工业硼酸溶于煮沸的去离子水中,然后过滤,滤液降至室温,结晶,过滤,并用去离子水进行洗涤,然后将滤饼重新溶于煮沸的去离子水中,降温、结晶,重复三次重结晶过程,可得精制硼酸,收率为42~50%;
(2)氟硼酸的制备:
称取100ml40%(wt)氢氟酸加入带有搅拌、冷凝回流装置和冷却盘管的聚四氟材质反应器中,边搅拌边于1小时内分批加入硼酸34.5克,反应温度为35℃,加毕硼酸继续搅拌半小时,然后停止搅拌在室温下静置2小时,过滤,除去不容物杂质,即得33%±浓度的氟硼酸水溶液;
(3)四乙基氟硼酸铵的合成及精制:
称取25g四乙基氯化铵和50g丁醇加入聚四氟材质的反应器中,于30℃,2小时内缓慢滴加氟硼酸水溶液,然后升温至40℃继续反应2小时,反应结束后,减压浓缩,并在室温下加入丁醇25g,搅拌2小时进行晶化,过滤,并用丁醇洗涤,去除带有杂质的母液,得到的湿粉——四乙基四氟硼酸铵40g;将四乙基四氟硼酸铵湿粉放入装有150ml乙醇溶液的带有冷凝回流装置的容器,升温煮沸,待固体全部溶解后,边搅拌边降温,冷却至室温,并在室温下进行晶化、过滤,并用室温下的乙醇溶液洗涤,重复重结晶过程两次,经真空干燥,得到21g合格四乙基四氟硼酸铵产品,收率为64.2%(mol)。
[1][中国发明]CN202010619843.5一种双极膜电渗析辅助制备四乙基四氟硼酸铵的方法
[2][中国发明,中国发明授权]CN200510086517.8一种四乙基四氟硼酸铵的制备方法