CN111747825B - 一种乙醇铝的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及金属有机物的制备领域，更具体地，涉及一种乙醇铝的合成方法。本发明的方法包括如下步骤：将低熔点金属与铝制成铝基合金，将所述铝基合金与乙醇直接进行反应得乙醇铝；所述低熔点金属为镓、铟、锌、锡、镁或铋中的一种或几种。本发明利用铝基合金与无水乙醇常温直接制取乙醇铝，工艺简便、环境友好，低熔点合金可以反复利用，使生产成本大幅降低。

Description

一种乙醇铝的制备方法
技术领域
本发明涉及金属有机物的制备领域，更具体地，涉及一种乙醇铝的合成方法。
背景技术
乙醇铝是一种重要的化学试剂分子式：Al(C2H5O)3，可以用作羰基化合物还原为醇的还剂、酯化反应及聚合反应的催化剂、有机合成缩合剂、乙醇脱水剂，以及生产精细氧化铝等。
实验室常采用无水乙醇与铝汞齐反应制备乙醇铝。反应过程需要回流加热24h或更长时间。同时该方法制备方法复杂，污染环境。
中国专利CN1483511采用无水三氯化铝为催化剂，乙酸乙酯为溶剂，将铝屑、三氯化铝和乙酸乙酯加入反应釜中，加热回流20-60分钟，将配好的乙醇和乙酸乙酯混合液在2-8小时内慢慢滴加到反应釜中，继续反应2-10小时，冷却到室温从而得到乙醇铝的乙酸乙酯溶液。但是该方法仍然存在耗时长，操作过程复杂等缺点。
中国专利CN 108358759 A是锡、铋、镓、铟、锌的一种或多种与铝在气雾化制粉设备中，首先使用高频感应电源将原料熔炼成均一液相，雾化前加大熔炼功率，增强磁搅拌效果，同时使用高压惰性气体喷射雾化，冷却后即得所述Al-N型合金粉体，与乙醇在常温下制取乙醇铝，该方法生产工艺要求高、操作复杂、成本高。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为解决现有技术存在的乙醇铝制备的过程中环境污染、耗时长、操作复杂等问题，发明提供一种简单的乙醇铝的合成方法。
(二)技术方案
本发明所述方法包括如下步骤：将低熔点金属与铝制成铝基合金，将所述铝基合金与乙醇直接进行反应得乙醇铝；所述低熔点金属为镓、铟、锌、锡、镁或铋中的一种或几种。
本发明利用低熔点金属与铝制成铝基合金，在制备成合金的过程中，在低熔点金属的催化下，持续抑制铝表面氧化膜的形成。同时利用低熔点金属大幅降低反应的活化能，使铝与无水乙醇直接发生反应生成乙醇铝。
优选的，所述铝基合金为金属粉末。将合金制备成粉末有利于其与乙醇的充分接触和反应。
优选的，所述铝基合金由包括如下步骤的方法制备得到将镓、铟、锌、锡或铋中的一种或几种与铝混合，在真空或氩气气氛下进行球磨处理。采用球磨工艺，首先可以避免合金制备的熔炼过程，工艺简便。其次，球磨可以使低熔点合金与铝进行更加充分的混合，磨坏铝表面的氧化膜，相较于熔炼后粉化的工艺，合金的活化性能更好，与乙醇接触启动时间更短。
优选的，所述铝基合金中铝的质量百分数为50～95％。若铝的质量百分数低于50％，会导致乙醇铝的产量下降，若高于95％低熔点金属的催化性能又会明显的下降，因此将铝的含量控制在上述范围内。
优选的，所述低熔点金属为镓、铟、锌和锡的混合物、镓和铟的混合物、锡和铋的混合物或锌和镁的混合物；
优选的，所述低熔点金属为镓、铟、锌和锡的混合物，其添加量为镓12％，铟5％，锌2％，锡1％；
或，所述低熔点金属为镓、铟、锌和锡的混合物，其添加量为镓10％，铟4％，锌4％，锡2％；
或，所述低熔点金属为镓和铟的混合物，其添加量为镓6％，铟4％；
或，所述低熔点金属为锡和铋的混合物，其添加量为锡20％，铋10％；
或，所述低熔点金属为锌和镁的混合物，其添加量为锌10％，镁10。
上述百分数为各金属占铝基合金总质量的百分数，由铝补齐余量。
优选的，所述乙醇中的水含量小1％。乙醇铝与水接触后会发生反应产生氢氧化铝，降低产量、引入杂质，所以乙醇的含水量越小越好。
作为优选的操作方式，所述乙醇通过与生石灰经多次回流进行脱水。
优选的，所述铝基合金与所述乙醇的质量比为1:10～30。铝合乙醇反应的摩尔比为1:3，质量比在1:6左右，加入适当过量乙醇可弥补防御过程中乙醇的挥发损失，同时也保证反应的快速启动。
优选的，所述乙醇铝的合成在真空反应釜中进行。
优选的，反应完成后通过二甲苯对体系中的乙醇铝进行提取，得乙醇铝初产物，将所述乙醇铝初产物中的二甲苯去除后得所述乙醇铝。反应过程中其他金属仅仅为活化剂的作用，很少参与反应，反应后仍然以金属单质或合金的形式存在，通过二甲苯对乙醇铝进行萃取即可有效分离，剩余的金属可重复利用。
优选的，所述二甲苯去除的具体操作为将所述乙醇铝的初产物在130～150℃的条件下进行加热。
本发明具有如下有益效果：
1)本发明的方法操作简单、耗时短、不会带来环境污染，且在常温下反应，无技术难度。
2)本发明反应成本低廉，用于催化作用的低熔点金属可以反复使用，回收的金属是以金属单质或合金的形式存在，通过清洗，可熔炼成合金的形式，加入到铝中进行再次球磨，可达到同等效果。
3)本发明所述方法制得的乙醇铝生成率高，杂质少。
4)铝复合剂制取简便，便于产业化生产。
附图说明
图1为实施例1所述方法的流程图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
本实施例涉及一种乙醇铝的制备方法，包括如下步骤(其流程图见图1)：
1)将铝和低熔点金属按照质量百分比80％铝，12％镓，5％铟，2％锌，1％锡混合均匀后置于球磨机(球磨机充氩气)球磨6h后得到铝基合金，取10g铝基合金待用。
2)取无水乙醇100g，加入10g生石灰反复回流脱水。
3)将脱水乙醇和铝基合金加入到高压釜内并抽真空，反应1h后得到乙醇铝和低熔点合金的混合物。
4)向混合物中加入50mL二甲苯搅拌，提取上层无色透明液体，将提取物置于真空干燥箱中抽真空，保持140℃温度20分钟蒸出二甲苯后得到较高纯度的乙醇铝。
本实施例制备得到58g乙醇铝，纯度为90％，其转化率为87％。
实施例2：
本实施例涉及一种乙醇铝的制备方法，包括如下步骤：
1)将铝和低熔点金属按照质量百分比90％铝，6％镓，4％铟混合均匀后置于球磨机(球磨机抽真空)球磨10h后得到铝基合金，取40g铝基合金待用。
2)取无水乙醇320g，加入40g生石灰反复回流脱水。
3)将脱水乙醇和铝基合金加入到高压釜内并抽真空，反应1.5h后得到乙醇铝和低熔点合金的混合物。
4)向混合物中加入300mL二甲苯搅拌，提取上层无色透明液体，将提取物置于真空干燥箱中抽真空，保持140℃温度20分钟蒸出二甲苯后得到较高纯度的乙醇铝。
本实施例制备得到乙醇铝237g，纯度为93％，转化率为92％。
实施例3
本实施例涉及一种乙醇铝的制备方法，包括如下步骤：
1)将铝和低熔点金属按照质量百分比70％铝，20％锡，10％铋混合均匀后置于球磨机。球磨12h后得到铝基合金，取100g铝基合金待用。
2)无水乙醇1000g，加入100g生石灰反复回流脱水。
3)将脱水乙醇和铝基合金加入到高压釜内并抽真空，反应1.5h后得到乙醇铝和低熔点合金的混合物。
4)向混合物中加入3000mL二甲苯搅拌，提取上层无色透明液体，将提取物置于真空干燥箱中抽真空，保持140℃温度20分钟蒸出二甲苯后得到较高纯度的乙醇铝。
本实施例制备得到乙醇铝560g，纯度为86％，转化率为80％。
实施例4
本实施例涉及一种乙醇铝的制备方法，包括如下步骤：
1)将铝和低熔点金属按照质量百分比70％铝，10％镓，4％铟，4％锌，2％锡混合均匀后置于球磨机。球磨6h后得到铝基合金，取50g铝基合金待用。
2)无水乙醇2000g，加入60g生石灰反复回流脱水。
3)将脱水乙醇和铝基合金加入到高压釜内并抽真空，反应1.5h后得到乙醇铝和低熔点合金的混合物。
4)向混合物中加入1500mL二甲苯搅拌，提取上层无色透明液体，将提取物置于真空干燥箱中抽真空，保持140℃温度20分钟蒸出二甲苯后得到较高纯度的乙醇铝。
本实施例制备得到乙醇铝305g，纯度为91％，转化率为92％。
实施例5
本实施例涉及一种乙醇铝的制备方法，包括如下步骤：
1)将铝和低熔点金属按照质量百分比80％铝,10％锌，10％镁混合均匀后置于球磨机(球磨机抽真空)球磨10h后得到铝基合金，取40g铝基合金待用。
2)取无水乙醇400g，加入40g生石灰反复回流脱水。
3)将脱水乙醇和铝基合金加入到高压釜内并抽真空，反应1.5h后得到乙醇铝和低熔点合金的混合物。
4)向混合物中加入1000mL二甲苯搅拌，提取上层无色透明液体，将提取物置于真空干燥箱中抽真空，保持140℃温度20分钟蒸出二甲苯后得到较高纯度的乙醇铝。
本实施例制备得到乙醇铝160g，纯度为82％，转化率为54％。
对比例1
与实施例1相比，其区别在于，不制备铝基合金，直接将铝与乙醇在相同的条件下进行反应。结果发现，金属铝在不进行复合处理的情况下并不会与乙醇发生反应，也无法制取乙醇铝。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种乙醇铝的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：将低熔点金属与铝制成铝基合金，将所述铝基合金与乙醇直接进行反应得乙醇铝；所述低熔点金属为镓、铟、锌、锡、镁或铋中的一种或几种；
所述铝基合金与所述乙醇的质量比为1:10～30；
所述铝基合金由包括如下步骤的方法制备得到，将镓、铟、锌、锡、镁或铋中的一种或几种与铝混合，在真空或氩气气氛下进行球磨处理。
2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述铝基合金为金属粉末状态。
3.根据权利要求1或2所述的合成方法，其特征在于，所述铝基合金中铝的质量百分数为50～95％。
4.根据权利要求1或2所述的合成方法，其特征在于，所述低熔点金属为镓、铟、锌和锡的混合物、镓和铟的混合物、锡和铋的混合物或锌和镁的混合物。
5.根据权利要求1或2所述的合成方法，其特征在于，所述低熔点金属为镓、铟、锌和锡的混合物，其添加量为镓12％，铟5％，锌2％，锡1％；
或，所述低熔点金属为镓、铟、锌和锡的混合物，其添加量为镓10％，铟4％，锌4％，锡2％；
或，所述低熔点金属为镓和铟的混合物，其添加量为镓6％，铟4％；
或，所述低熔点金属为锡和铋的混合物，其添加量为锡20％，铋10％；
或，所述低熔点金属为锌和镁的混合物，其添加量为锌10％，镁10。
6.根据权利要求1或2所述的合成方法，其特征在于，所述乙醇中的水含量小于1％。
7.根据权利要求1或2所述的合成方法，其特征在于，所述乙醇铝的合成在真空反应釜中进行。
8.根据权利要求1或2所述的合成方法，其特征在于，反应完成后通过二甲苯对体系中的乙醇铝进行提取，得乙醇铝初产物，将所述乙醇铝初产物中的二甲苯去除后得所述乙醇铝。
9.根据权利要求8所述的合成方法，其特征在于，所述二甲苯去除的具体操作为将所述乙醇铝的初产物在130～150℃的条件下进行加热。
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