專利名稱：有機(jī)鎓的六氟鋁酸鹽及其制備方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工業(yè)生產(chǎn)鋁領(lǐng)域。具體地，本發(fā)明涉及一種作為電解質(zhì)的化合物及其 制備方法和用途，更具體地，本發(fā)明涉及作為電解質(zhì)的有機(jī)鐺的六氟鋁酸鹽及其制備方法 和用其配制電解氧化鋁的電解液的用途。
背景技術(shù)：
鋁是世界上除了鋼以外最有用的金屬，由于其良好的物理和機(jī)械性能，如質(zhì)輕、良 好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，強(qiáng)度高、延展性好等，而被廣泛地用于建筑業(yè)、運(yùn)輸業(yè)、包裝業(yè)以及電 子技術(shù)工業(yè)。目前工業(yè)生產(chǎn)鋁的主要方法是Hall-H6roUlt法，即冰晶石-氧化鋁融鹽電解法。 在電解溫度為950-980°C，電流為150000A的條件下，氧化鋁在含有氟化物的鋁電解槽中被 還原為鋁液。此法經(jīng)過100多年的發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)成熟。但冰晶石-氧化鋁電解法存在很多 問題1、礬土被處理后，生成含有鐵和硅的氧化物或者氫氧化物固體廢棄物，同時(shí)電解過程 中，釋放出氟化物、多環(huán)芳香烴、二氧化碳、二氧化硫，全氟化碳等有毒氣體，嚴(yán)重污染環(huán)境； 2、電解鋁過程中電解槽內(nèi)襯的消耗，即陰極廢物的處理及其困難；3、電解溫度高，對(duì)設(shè)備和 材質(zhì)要求苛刻，能耗高，采用此法每生產(chǎn)1噸鋁大概需13000-15000KWh的能耗。在低溫電解質(zhì)溶液中電解鋁可以有效地降低槽電壓。每降低槽電壓0. IV，生產(chǎn)1 噸鋁就可節(jié)電330kw. h，同時(shí)降低了雜質(zhì)在鋁中的溶解度，也大大減緩了對(duì)電極材料和槽襯 的腐蝕。因此，開發(fā)一種電解溫度低、能源利用率高的電解新工藝顯得尤其迫切。低溫鋁電解新工藝的關(guān)鍵在于尋找一種新的低溫電解質(zhì)。中國專利(CN 1692459AXN 1511327A.CN 1708817A.CN 101261900A)公開了 電解電容器用電解液及電解 電容器、以及有機(jī)鐺的四氟鋁酸鹽的多種制備方法。他們以氧化鋁為原料，以有機(jī)鐺的四氟 鋁酸鹽與有機(jī)溶劑的混合溶液作為電解液，通過X射線光電子光譜法(XPS)，對(duì)在125°C加 熱50小時(shí)后的鋁電解電容器中的陰極表面進(jìn)行分析，A12p光譜峰值為74. OeV 75. 8eV, 電解液中水濃度小于或等于1重量％，特定雜質(zhì)化合物的總含量小于或等于0.6重量％。 與有機(jī)鐺的四氟鋁酸鹽相比，本發(fā)明制備的有機(jī)鐺的六氟鋁酸鹽在結(jié)構(gòu)上更加接近于工業(yè) 用鋁電解質(zhì)冰晶石(Na3AlF6)，與有機(jī)溶劑組成的電解液電導(dǎo)率高、穩(wěn)定性好有利于實(shí)際應(yīng) 用。除此之外，上述專利中提到的制備有機(jī)鐺的四氟鋁酸鹽的方法大部分以劇毒氫氟酸或 氟硅酸為原料，對(duì)設(shè)備要求高，操作過程復(fù)雜。本發(fā)明中提到的六氟鋁酸鹽的制備方法，以 工業(yè)含氟廢渣六氟鋁酸銨為原料，其來源廣泛，毒性小，對(duì)設(shè)備要求低，另外，制備工藝流程 簡(jiǎn)單，生產(chǎn)的新型鋁電解用電解質(zhì)電導(dǎo)率高，熱穩(wěn)定性好，電化學(xué)窗口寬，與有機(jī)溶劑組成 的電解液用于電解氧化鋁生產(chǎn)鋁可大大降低電解溫度及槽電壓，能量利用率高，且環(huán)境友 好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種作為電解質(zhì)的有機(jī)鐺的六氟鋁酸鹽。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種制備本發(fā)明所述的有機(jī)鐺的六氟鋁酸鹽的方法。本發(fā)明的又一個(gè)目的在于提供本發(fā)明所述的有機(jī)鐺的六氟鋁酸鹽在制備電解氧 化鋁用的電解液中的應(yīng)用。本發(fā)明的再一個(gè)目的在于提供一種電解氧化鋁用的電解液，所述電解液包含本發(fā) 明所述的有機(jī)鐺的六氟鋁酸鹽，或者本發(fā)明所述的有機(jī)鐺的六氟鋁酸鹽和有機(jī)溶劑的混合 物。一方面，本發(fā)明提供了一種有機(jī)鐺的六氟鋁酸鹽，所述有機(jī)鐺的六氟鋁酸鹽的通 式為[M+]3A1F63_，其中，M+具有以下結(jié)構(gòu)通式中的任意一種
權(quán)利要求
一種有機(jī)鎓的六氟鋁酸鹽，其特征在于，所述有機(jī)鎓的六氟鋁酸鹽的通式為[M+]3AlF63 ，其中，M+具有以下結(jié)構(gòu)通式中的任意一種其中a)R1、R2、R3、R4各自獨(dú)立地為碳原子數(shù)小于或等于4的烴基，并且任選地，R1、R2、R3和R4中的任意兩個(gè)兩兩相連成環(huán)狀；b)R5、R7各自獨(dú)立地為碳原子數(shù)小于或等于4的烴基，R6、R8、R9各自獨(dú)立地為H或者碳原子數(shù)小于或等于4的烴基，并且任選地，R5、R6、R7、R8和R9中的任意兩個(gè)兩兩相連成環(huán)狀；c)R10、R11、R13、R14各自獨(dú)立地為碳原子數(shù)小于或等于4的烴基，R12、R15為H或碳原子數(shù)小于或等于4的烴基，并且任選地，R10、R11、R12、R13、R14和R15中的任意兩個(gè)兩兩相連成環(huán)；d)R16為碳原子數(shù)小于或等于4的烴基；e)R17、R18為碳原子數(shù)小于或等于4的烴基；和/或f)R19、R20、R21、R22各自獨(dú)立地為碳原子數(shù)少于或等于4的烴基，并且任選地，R19、R20、R21和R22中的任意兩個(gè)兩兩相連成環(huán)狀。F2009100880903C0000011.tif
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)鐺的六氟鋁酸鹽，其特征在于，a)所述禮、R2、R3、R4各自獨(dú)立地為碳原子數(shù)小于或等于4的烷基，優(yōu)選地，所述禮、R2、 R3、R4各自獨(dú)立地為甲基；b)所述R5、R7各自獨(dú)立地為碳原子數(shù)小于或等于4的烷基，優(yōu)選地，所述R5、R7各自獨(dú) 立地為甲基；并且所述R6、R8、R9各自獨(dú)立地為H ；c)所述R1Q、Rn、R12、R13、R14、R15各自獨(dú)立地為碳原子數(shù)小于或等于4的烷基，優(yōu)選地， 所述R1(1、Rn、R12、R13、R14、R15各自獨(dú)立地為甲基；d)所述R16為碳原子數(shù)小于或等于4的烷基，優(yōu)選為甲基；e)所述R17、R18各自獨(dú)立地為碳原子數(shù)小于或等于4的烷基，優(yōu)選地，所述R17、R18為甲 基；和/或f)所述r19、r20>r21、r22各自獨(dú)立地為碳原子數(shù)少于或等于4的烷基，優(yōu)選地，所述R19、 r20> R21、R22各自獨(dú)立地為丁基。
3.一種制備權(quán)利要求1或2所述有機(jī)鐺的六氟鋁酸鹽的方法，其特征在于，所述方法包 括在惰性氣體的保護(hù)下，將結(jié)構(gòu)式為M+0H—的有機(jī)鐺的氫氧化物鹽水溶液與六氟鋁酸銨混 合反應(yīng)，反應(yīng)溫度為60-120°C，反應(yīng)時(shí)間為12-120小時(shí)，待將溶劑蒸除后，得到有機(jī)鐺的六 氟鋁酸鹽，其中所述的M+如權(quán)利要求1或2定義。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述機(jī)鐺的氫氧化物鹽水溶液的質(zhì)量濃度為10% _40%，并且所述機(jī)鐺的氫氧化物鹽水溶液與六氟鋁酸銨的摩爾比為 1:3-1: 10。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述惰性氣體選自氦氣、氬氣和氮?dú)?中的一種或幾種，優(yōu)選為氮?dú)狻?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求3-5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述反應(yīng)溫度為90°C，所述反 應(yīng)時(shí)間為48小時(shí)，所述蒸除的溫度為80-100°C。
7.權(quán)利要求1或2所述的有機(jī)鐺的六氟鋁酸鹽在制備電解氧化鋁用的電解液中的應(yīng)用。
8.一種電解氧化鋁用的電解液，其特征在于，所述電解液包含權(quán)利要求1或2所述的有 機(jī)鐺的六氟鋁酸鹽，或者權(quán)利要求1或2所述的有機(jī)鐺的六氟鋁酸鹽和有機(jī)溶劑的混合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電解液，其特征在于，所述有機(jī)溶劑選自碳原子數(shù)小于或等 于5的多元醇中的一種或幾種，優(yōu)選為乙二醇。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的電解液，其特征在于，所述有機(jī)溶劑在電解液中的質(zhì)量 分?jǐn)?shù)大于或等于50%。
全文摘要
本發(fā)明提供一種有機(jī)鎓的六氟鋁酸鹽，該有機(jī)鎓的六氟鋁酸鹽是通過在惰性氣體的保護(hù)下，將結(jié)構(gòu)為M+OH-的有機(jī)鎓的氫氧化物鹽水溶液與六氟鋁酸銨混合反應(yīng)，待將溶劑蒸除后而得到的。本發(fā)明所述的有機(jī)鎓的六氟鋁酸鹽可以與選自碳原子數(shù)小于或等于5的多元醇中的一種或幾種，例如乙二醇混合制得電解氧化鋁用的電解液。所述電解液電導(dǎo)率高、熱穩(wěn)定性好、大大降低了電解氧化鋁生產(chǎn)鋁的電解溫度，能量利用率高，設(shè)備腐蝕小，且環(huán)境友好。
文檔編號(hào)C07D207/323GK101935285SQ200910088090
公開日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2009年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月2日
發(fā)明者周君, 曹妍, 李會(huì)泉 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院過程工程研究所