CN110357777B - 一种高纯草酸亚铁的合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高纯草酸亚铁的合成方法，包括以下步骤：(1)将亚铁盐溶于反渗透水中，充分溶解和过滤；(2)配制草酰二肼溶液并过滤；(3)将亚铁盐溶液与草酰二肼溶液混合后反应，得到的沉淀过滤，洗涤、过滤和干燥即得高纯二水草酸亚铁。本发明的有益效果：采用草酰二肼作为反应原料，其分解以后既能作为反应物又能作为还原剂，达到除杂的目的，其自身除杂简单，提高了产品的纯度；合成的二水草酸亚铁纯度可达99.99％，产品附加值高，可以满足合成磷酸亚铁锂的需要；合成工艺路线简单，反应条件温和，环保节能，可工业化生产，具有较大的应用价值。

Description

一种高纯草酸亚铁的合成方法
技术领域
本发明属于化学合成技术领域，具体涉及一种高纯草酸亚铁的合成方法。
背景技术
草酸亚铁是一种有机化工产品，除了作化学试剂外，还用于涂料、染料、陶瓷、光学玻璃及玻璃器皿着色，感光材料的制备等。草酸亚铁也是合成新型锂离子电池正极材料——磷酸亚铁锂的重要原料，其纯度和粒径对磷酸亚铁锂的导电性、阻抗、电化学容量等性能影响较大，纯度高的草酸亚铁可以制备出电化学性能较好的磷酸亚铁锂。这主要是因为Fe2+易被氧化生成Fe3+使磷酸亚铁锂的电化学容量下降，粒径粗大的固体结晶在合成磷酸亚铁锂的固相反应过程中反应活性差，不仅难于和其它反应物混合均匀，而且使制得的磷酸亚铁锂正极材料颗粒粗大，导电性能差。为了获得导电性能良好、电化学容量高的磷酸亚铁锂材料，就必须要求原材料草酸亚铁的纯度高而且粒径细。目前市场上所销售的草酸亚铁的纯度在98.5％左右，不能够满足合成磷酸亚铁锂的需要。
目前合成草酸亚铁的方法均是以草酸或草酸铵和亚铁盐为原料直接合成。为提高纯度和降低粒度，湖南化工研究院、广西现代职业技术学院(精细化工中间体，2008，38：56-58；化工技术与开发，2014，43：23-24)通过添加助剂来提高草酸亚铁的纯度，但其分散剂浓度较高，达到25％，且不能反复利用，其纯度还有提升空间。
为进一步的提高草酸亚铁的纯度和降低粒度，我们改变已有的合成方法常规思路，采用水热合成草酸亚铁，结果表明，所得草酸亚铁在纯度和粒度上有很大的突破，而且合成方法简单，有利于推广。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一中可工业生产的高纯草酸亚铁的合成方法，该方法可有效提高草酸亚铁的纯度并降低粒度，所生产的高纯二水草酸亚铁纯度可达99.99％，能够满足工业生产磷酸亚铁锂的需要。
本发明采用的原料为亚铁盐和草酸二肼，草酰二肼在一定温度下能够分解产生草酸根和肼，其中草酸根与亚铁离子反应生成二水草酸亚铁，而肼具有还原性，可以将亚铁盐溶液中的Fe3+还原成Fe2+，以起到除杂的作用，除此以外，肼易分解和易溶于水，在合成草酸亚铁过程仅通过加热和过滤即可实现除杂。草酰二肼在本合成方法中即作为反应物也作为除杂剂，而本身除杂又很容易，进而使得本方法合成的二水草酸亚铁的纯度大大提高。本发明通过水热反应原位合成二水草酸亚铁，反应温度在120-150℃，反应时间10-24小时，缓慢反应有利于产物的生成，使得产物二水草酸亚铁纯度更高，易洗易滤。
本发明的具体方案如下：
一种高纯草酸亚铁的合成方法，包括以下步骤：
(1)将亚铁盐溶于反渗透水中，充分溶解和过滤；
(2)配制草酰二肼溶液并过滤；
(3)将亚铁盐溶液与草酰二肼溶液混合后反应，得到的沉淀过滤，洗涤、过滤和干燥即得高纯二水草酸亚铁。
上述亚铁盐选自硫酸亚铁和氯化亚铁中的一种或两种的混合。
上述亚铁盐为分析纯级。
上述草酰二肼的纯度为分析纯级。
上述草酰二肼溶液的配制方法如下：在加热条件下将草酰二肼溶于反渗透水中，使其充分溶解，过滤掉不溶物。
上述亚铁盐溶液中亚铁离子与草酰二肼的摩尔比为1.1～1.2:1。
上述步骤(3)中混合反应温度为120-150℃，反应时间为10-24小时。
本发明的有益效果：
(1)采用草酰二肼作为反应原料，其分解以后既能作为反应物又能作为还原剂，达到除杂的目的，其自身除杂简单，提高了产品的纯度；
(2)合成的二水草酸亚铁纯度可达99.99％，产品附加值高，可以满足合成磷酸亚铁锂的需要；
(3)合成工艺路线简单，反应条件温和，环保节能，可工业化生产，具有较大的应用价值。
附图说明
图1为实施例1所制备的二水草酸亚铁的XRD图；
图2为标准图谱。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步说明，本发明的内容完全不限于此。
一种高纯草酸亚铁的合成方法，包括以下步骤：
(1)将亚铁盐溶于反渗透水中，充分溶解和过滤；
(2)配制草酰二肼溶液并过滤；
(3)将亚铁盐溶液与草酰二肼溶液混合后反应，得到的沉淀过滤，洗涤、过滤和干燥即得高纯二水草酸亚铁。
上述亚铁盐选自硫酸亚铁和氯化亚铁中的一种或两种的混合。
上述亚铁盐为分析纯级。
上述草酰二肼的纯度为分析纯级。
上述草酰二肼溶液的配制方法如下：在加热条件下将草酰二肼溶于反渗透水中，使其充分溶解，过滤掉不溶物。
上述亚铁盐溶液中亚铁离子与草酰二肼的摩尔比为1.1～1.2:1。
上述步骤(3)中混合反应温度为120-150℃，反应时间为10-24小时。
实施例1
40℃下将60g七水硫酸亚铁溶于150mL反渗透水中，过滤，所得溶液转入反应釜；23g草酰二肼加热溶于100mL反渗透水中，过滤，所得滤液并入反应釜，密闭反应釜，加热到120℃，保温12小时，冷却，过滤沉淀，用反渗透水冲洗两次，过滤，50℃干燥，得到二水草酸亚铁33g，以草酰二肼计算收率93％。
实施例2
室温下将71g无水氯化亚铁溶于100mL反渗透水中，过滤，所得溶液转入反应釜；55g草酰二肼加热溶于300mL反渗透水中，过滤，所得滤液并入反应釜，密闭反应釜，加热到150℃，保温15小时，冷却，过滤沉淀，用反渗透水冲洗两次，过滤，50℃干燥，得到二水草酸亚铁79.5g，以草酰二肼计算收率94.8％。
实施例3
室温下将160g七水硫酸亚铁溶于100mL反渗透水中，过滤，所得溶液转入反应釜；59g草酰二肼加热溶于300mL反渗透水中，过滤，所得滤液并入反应釜，密闭反应釜，加热到135℃，保温24小时，冷却，过滤沉淀，用反渗透水冲洗两次，过滤，50℃干燥，得到二水草酸亚铁86g，以草酰二肼计算收率95.3％。
实施例4
XRD测试和纯度分析
(1)通过粉沫X-射线衍射仪(XRD-6100)对实施例1所制备的二水草酸亚铁表征。结果如图1所示，结果表明：与标准图谱(图2)一致。
(2)纯度测试
测定方法：十万分之一天平定量称取实施例1所制备的二水草酸亚铁，溶解于优级纯盐酸配制的稀盐酸溶液中，容量瓶定容。利用ICP-MS(2300)测定杂质含量，其中Na+、K+、Al3+、Mg2+、Zn2+、Cu2+、Ni2+、Co2+均未检出，Ca2+0.0011％，容量法测定Cl-、SO4 2-均未检出。结果表明：所制备的二水草酸亚铁纯度可以达到99.99％。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明保护的范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内所做的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高纯草酸亚铁的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将亚铁盐溶于反渗透水中，充分溶解和过滤；
（2）配制草酰二肼溶液并过滤；
（3）将亚铁盐溶液与草酰二肼溶液混合后于120-150℃进行水热反应，得到的沉淀过滤，洗涤、过滤和干燥即得高纯二水草酸亚铁。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述亚铁盐选自硫酸亚铁和氯化亚铁中的一种或两种的混合。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述亚铁盐为分析纯级。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述草酰二肼的纯度为分析纯级。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述草酰二肼溶液的配制方法如下：在加热条件下将草酰二肼溶于反渗透水中，使其充分溶解，过滤掉不溶物。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述亚铁盐溶液中亚铁离子与草酰二肼的摩尔比为1.1～1.2:1。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤（3）中混合反应时间为10-24小时。
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