CN101033079A - 无水三氯化铟制备的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无水三氯化铟制备工艺。其工艺是在小于120℃下，采用逐级取代方式，用较不稳定配合物取代较稳定化合物，稳定的含结晶水三氯化铟被取代成较不稳定的三氯化铟正丁醇配合物，再被取代成更不稳定的三氯化铟乙醚配合物，最终被加热氮气干燥，得到无水三氯化铟产品。本工艺方法制备出的三氯化铟纯度大于99％，水分含量小于0.1％；克服了高温制备三氯化铟所用设备复杂昂贵的缺点，所用设备为常规设备仪器，操作简单易行；解决了有机溶剂干燥法中溶剂无法重复使用问题和高温产品变质的问题。

Description

无水三氯化铟制备的工艺

技术领域

本发明涉及化学、化工工艺技术，具体涉及无水三氯化铟制备的工艺方法。

背景技术

资料报道，无水三氯化铟的制备方法是用高纯金属铟与盐酸反应生成三氯化铟水溶液后，加入一种有机溶剂——正丁醇，减压蒸馏出溶剂正丁醇后得到无水三氯化铟正丁醇配合物，再减压加热分解无水三氯化铟正丁醇配合物，最终减压蒸馏出三氯化铟(无水三氯化铟熔点586℃，沸点600℃)。该方法减压蒸馏出溶剂为共沸物质正丁醇与水的混合物，无法返回到流程中，减压加热分解无水三氯化铟正丁醇配合物及减压蒸馏出三甲铟需要较高温度，产率低，成本高，设备投资大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种无水三氯化铟制备的工艺，可采用常规设备仪器，操作简单易行，可使有机溶剂重复使用，解决产品变质的问题。

解决本发明的技术问题所采用的方案是：采用逐级取代方式，用不稳定配合物取代稳定化合物，即，在小于120℃的温度下，加入正丁醇，使含结晶水的三氯化铟被取代成较其不稳定的三氯化铟正丁醇配合物；再加入乙醚，取代成较三氯化铟正丁醇配合物不稳定的三氯化铟乙醚配合物；最终被加热氮气干燥，得到无水三氯化铟产品。

在加入正丁醇的同时，还加入了其体积量40％～50％庚烷，混合均匀，该初始状态的三氯化铟所含的结晶水为4～5个，氮气干燥三氯化铟时的温度控制在100℃以下。

加入乙醚回流时采用索氏提取器，并可加金属钠使物料中的少量醇、水能加快形成高沸点物质而分离出。

本发明的具体工艺步骤如下：(1)每200ml的正丁醇与庚烷混合液中先加入30.2克含结晶水的三氯化铟，在35℃～50℃下常压搅拌，待结晶溶解，再在70℃～120℃下，加热蒸馏，得到三氯化铟正丁醇配合物；(2)将上述三氯化铟正丁醇配合物放入索氏提取器中，加入300ml～500ml的乙醚及约3克～8克金属钠，加热回流1小时～1.5小时，得到三氯化铟乙醚配合物；(3)先在40℃～60℃下加热蒸馏三氯化铟乙醚配合物，再在100℃以下油浴上加热干燥，同时通入干燥的氮气吹干，干燥时间1小时～1.5小时，得无水三氯化铟产品。在上述的制备无水三氯化铟的过程中回收的全部有机溶剂循环再使用。

本发明的有益效果是：(1)本工艺采用丁醇、庚烷和水三液相共沸，可在较低温度下制备出三氯化铟正丁醇配合物，采用低沸点的溶剂乙醚可在较低温度下制备出三氯化铟乙醚配合物，又用100℃以下的较低温度干燥出无水三氯化铟，整个过程都在120℃以下进行，因此可防止常规技术中三氯化铟在高温下变质的现象，且本工艺使用的设备可为常规玻璃仪器，投资小，产率高；(2)有机溶剂可循环使用，进一步降低了成本；(3)乙醚回流中采用索氏提取器，加金属钠可使少量醇、水加快形成高沸点物质而分离出，更有利于保证产品质量。

附图说明

如图1所示，在蒸馏瓶3中加入正丁醇，加入40％～50％(体积百分含量)正丁醇量的庚烷，混合均匀，加入含4～5结晶水三氯化铟，放入电加热套中加热，装好蒸馏头2，冷凝器4，接液管5，接液瓶6，温度计1，搅拌器7，低温下搅拌溶解结晶，将搅拌器更换为毛细管，在常压120℃蒸馏出溶剂(主要为水、庚烷和少量正丁醇)，更换另一接液瓶，减压蒸馏有大结晶为终点(馏液主要为正丁醇和少量水)，抽滤，结晶为三氯化铟正丁醇配合物。将馏液静置过夜分层，分离出去下层水，二次分离后馏液和母液返回下次三氯化铟正丁醇配合物制备工序。

如图2所示，将三氯化铟正丁醇配合物结晶放入滤纸套2中，再放进索氏提取器3中，在蒸馏瓶4中加入乙醚5和金属钠6，放入电加热套中加热，装好索氏提取器3和冷凝器1，回流时间1～1.5小时。终点时，回流液按图1装置常压蒸馏出乙醚返回下次三氯化铟乙醚配合物制备工序。

将油浴锅加热至100℃，在玻璃烧瓶中加入三氯化铟乙醚配合物，放入油浴上加热，同时通干燥氮气，加热过程搅拌结晶，干燥时间1～1.5小时得到无水三氯化铟产品。

具体实施方式

实施例1、

将99.9％金属铟于瓷蒸发皿中加热熔化，用不锈钢漏勺漏入盛有蒸馏水烧杯中，水碎成铟花，晾干。

称取11.4g铟花于500ml烧杯中，加入30ml的4mol/L盐酸在水浴锅上加热反应，控制水浴温度60～70℃，待铟反应完后，将水浴温度升至沸腾，将反应溶液浓缩至无液态时即得含4～5个结晶水的三氯化铟晶体30.2克。

在500ml园底烧瓶中加入200ml正丁醇、80ml正庚烷，上述含4～5个结晶水的三氯化铟晶体30.2克，装上带有搅拌、温度计的减压蒸馏装置，用电加热套加热蒸馏，开始常压加热搅拌，控制温度40℃左右待结晶溶解，停搅拌，加热蒸馏，控制温度为120℃，待无馏液时更换接液瓶，控制温度120℃，减压蒸馏，待有大量结晶产生时即为终点。二次馏液分离出去水分后，返回下次脱水工序。

在干燥箱中抽滤蒸馏结晶，母液20ml(含铟4克)返回下次脱水工序，滤饼进入下工序。

将滤饼放入滤纸套中再放入索氏提取器中，在500ml园底烧瓶中加入350ml乙醚及约5克金属钠，加热回流1小时，停回流，取下索氏提取器，滤纸套中产品进入下工序，改为蒸馏装置在100℃内加热蒸馏，蒸馏出的乙醚和余金属钠，转下次乙醚取代合成。

将上工序中纸套中产品放入500ml烧杯中，在100℃油浴上加热干燥，同时通入干燥的氮气吹干，干燥时间1小时，得无水三氯化铟产品14.2克(主含量99.4％，水分含量0.08％)。

实施例2、

将99.9％金属铟于瓷蒸发皿中加热熔化，用不锈钢漏勺漏入盛有蒸馏水烧杯中，水碎成铟花，晾干。

称取11.4g铟花于500ml烧杯中，加入30ml的4mol/L盐酸在水浴锅上加热反应，控制水浴温度60～70℃，待铟反应完后，将水浴温度升至沸腾，将反应溶液浓缩至无溶液即得含4～5个结晶水的三氯化铟晶体29.8克。

在500ml园底烧瓶中加入实施例1中分离去水分有机溶剂正丁醇和正庚烷，并加入实施例1中干燥箱中抽滤蒸馏结晶得到的母液，补加20ml正丁醇、8ml正庚烷，29.8克上述含4～5个结晶水的三氯化铟晶体，装上带有搅拌、温度计的减压蒸馏装置，用电加热套加热蒸馏，开始常压加热搅拌，控制温度40℃左右待结晶溶解，停搅拌，加热蒸馏，控制温度小于120℃，待无馏液时更换接液瓶，控制温度小于120℃，减压蒸馏，待有大量结晶产生时即为终点。二次馏液分离出去水分后，返回下次脱水工序。

在干燥箱中抽滤蒸馏结晶，母液30ml(含铟6克)返回下次脱水工序，滤饼进入下工序。

将滤饼放入滤纸套中再放入索氏提取器中，在500ml园底烧瓶中加入实施例1回收的乙醚且补足350ml，同时加入5克金属钠，加热回流1.5小时，停回流，取下索氏提取器，滤纸套中产品进入下工序，改为蒸馏装置在100℃内加热蒸馏，蒸馏出的乙醚和余金属钠，转下次乙醚取代合成。

将上工序中纸套中产品放入500ml烧杯中，在100℃油浴上加热干燥，同时通入干燥的氮气吹干，干燥时间1.5小时，得无水三氯化铟产品18.1克克(主含量99.56％，水分含量0.07％)。

Claims (5)

1、一种无水三氯化铟制备工艺，其特征是：采用逐级取代方式，用不稳定配合物取代稳定化合物，即，在小于120℃的温度下，加入正丁醇，使含结晶水的三氯化铟被取代成较其不稳定的三氯化铟正丁醇配合物；再加入乙醚，取代成较三氯化铟正丁醇配合物不稳定的三氯化铟乙醚配合物；最终被加热氮气干燥，得到无水三氯化铟产品。

2、根据权利要求1所述的无水三氯化铟制备工艺，其特征是：在加入正丁醇的同时，还加入了其体积量40％～50％庚烷，混合均匀，初始状态的三氯化铟所含的结晶水为4～5个，氮气干燥三氯化铟时的温度控制在100℃以下。

3、根据权利要求2所述的无水三氯化铟制备工艺，其特征是：加入乙醚回流时采用索氏提取器，并加金属钠使物料中的少量醇、水形成高沸点物质而分离出。

4、根据权利要求3所述的无水三氯化铟制备工艺，其特征是工艺步骤如下：(1)每200ml的正丁醇与庚烷混合液中先加入30.2克含结晶水的三氯化铟，在35℃～50℃下常压搅拌，待结晶溶解，再在70℃～120℃下，加热蒸馏，得到三氯化铟正丁醇配合物；(2)将上述三氯化铟正丁醇配合物放入索氏提取器中，加入300ml～500ml的乙醚及3克～8克金属钠，加热回流1小时～1.5小时，得到三氯化铟乙醚配合物；(3)先在40℃～60℃下加热蒸馏三氯化铟乙醚配合物，再在100℃以下油浴上加热干燥，同时通入干燥的氮气吹干，干燥时间1小时～1.5小时，得无水三氯化铟产品。

5、根据权利要求4所述的无水三氯化铟制备工艺，其特征是：在制备无水三氯化铟的过程中回收的全部正丁醇与庚烷混合液和乙醚循环再使用。

Images