一种亚磷酸锂的制备方法

1.本发明涉及一种亚磷酸锂的制备方法，属于化工领域。

背景技术：

2.亚磷酸盐是磷化工行业中一类重要的产品，具有较强还原性，而具有特殊用途。例如，亚磷酸盐可作为杀菌剂而在植物的病虫害防治方面得到广泛应用。亚磷酸盐具有抗氧化性，故以亚磷酸盐为活性防锈组分的新型防锈颜料对金属和钢铁材料的防腐效果明显，因而在我国的涂料行业得到应用。此外，亚磷酸盐在农业，食品防腐剂等行业都有广泛的应用。因此加强对新型亚磷酸盐产品的研发，对提高我国磷化工尤其是精细磷化工技术水平具有很大的意义。
3.亚磷酸是一种重要的还原剂，具有良好的抗氧减效果，广泛应用于醇酸、氨基、硝基、不饱和聚酯等树脂的合成，能有效地防止树脂在合成高温反应过程中被氧化。还可用于制次亚磷酸盐类，如亚磷酸钠、亚磷酸钙、亚磷酸锌等。以及用于制药行业，如药物中间体等。或者是作为食品工业的抗氧化剂，具有取代亚硝酸盐类添加剂的前景。还可作为润滑油添加剂。
4.目前，亚磷酸锂是一种具有潜在应用价值的新型磷化合物，关于亚磷酸锂的制备未见报道。本发明是以亚磷酸、氢氧化锂为原料，采用中和法反应制得亚磷酸锂。本发明制备方法简单，易操作，填补国内外的研究空白，对亚磷酸锂的生产方法的开发、品质的提升、生产成本的降低等具有重要意义。

技术实现要素：

5.本发明的目的在于，提供一种亚磷酸锂的制备方法。本发明制备方法简单，成本低，品质好。
6.本发明的技术方案：一种亚磷酸锂的制备方法，所述亚磷酸锂是以亚磷酸、氢氧化锂为原料，采用中和法反应制得。
7.前述的亚磷酸锂的制备方法，所述方法具体步骤如下：
8.(1)称取氢氧化锂置于烧杯中，加入蒸馏水中，溶解，配置成的氢氧化锂溶液，备用；
9.(2)称取亚磷酸，置于烧杯中，加入蒸馏水中，溶解，配置成亚磷酸溶液，备用；
10.(3)将氢氧化锂溶液与亚磷酸混合反应，反应结束后放入烘箱蒸发浓缩反应混合液，采用真空抽滤机、布氏漏斗，将反应体系中的亚磷酸锂沉淀过滤后放入烘箱干燥，得到产物亚磷酸锂。
11.前述的亚磷酸锂的制备方法，所述亚磷酸和氢氧化锂的混合摩尔比为1-2:1。
12.具体的说，前述亚磷酸和氢氧化锂的混合摩尔比为1:1。
13.前述步骤(3)中混合反应20-40min。
14.具体的说，前述步骤(3)中混合反应30min。
15.前述步骤(3)中，放入烘箱100-120℃蒸发浓缩4-6h。
16.具体的说，前述步骤(3)中，放入烘箱110℃蒸发浓缩5h。
17.前述步骤(3)中，在100-120℃的烘箱中干燥25-35min。
18.具体的说，前述步骤(3)中，在110℃的烘箱中干燥30min。
19.本发明的有益效果
20.1、中和法制备亚磷酸锂，采用亚磷酸和氢氧化锂为原料，以溶液形式混合后不会立即生成沉淀，持续搅拌反应，将混合液进行蒸发浓缩才会析出获得沉淀。沉淀经过抽滤、低温烘干后可获得白粉末状产物亚磷酸锂。整个体系中除了原料及产物外，仅有水生成和存在，在制备亚磷酸锂的过程中，避免了其他杂质的产生，提高了产品的纯度和品质，整个制备的过程简单，原料易得，成本低。
21.2、亚磷酸和氢氧化锂溶液混合反应，当n(h3po3)∶n(nioh)＝1时，反应终点ph为4.21时，收率高，产物产率达到88.20％，制得产品，并对产品进行x射线衍射分析，与亚磷酸锂标准物质图谱的峰形吻合。
附图说明
22.图1：亚磷酸锂制备过程流程图；
23.图2：氢氧化锂与亚磷酸钠反应产物亚磷酸锂与标准物质对比的xrd图(a:氢氧化锂与亚磷酸钠反应产物亚磷酸锂的xrd图；b：标准物质亚磷酸锂的xrd图；c：标准物质亚磷酸氢二锂的xrd图)；
24.图3：n(h3po3)∶n(nioh)＝1：1制备产物与标准物质对比的xrd图((a:n(h3po3)∶n(nioh)＝1：1制备产物的xrd图；b：标准物质亚磷酸二氢锂的xrd图)；
25.图4：n(h3po3)∶n(nioh)＝1：2制备产物与标准物质对比的xrd图(a:n(h3po3)∶n(nioh)＝1：2制备产物亚磷酸锂的xrd图；b：标准物质亚磷酸锂的xrd图；c：标准物质亚磷酸二氢锂的xrd图)。
具体实施方式
26.下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
27.本发明的实施例
28.实施例1：
29.亚磷酸锂的制备：
30.(1)称取2.55g氢氧化锂(lioh
·
h2o)置于烧杯中，加入15ml蒸馏水中，溶解，配置成的氢氧化锂溶液，备用；
31.(2)称取5g亚磷酸(h3po3)，置于烧杯中，加入15ml蒸馏水中，溶解，配置成亚磷酸溶液，备用；
32.(3)将氢氧化锂溶液与亚磷酸混合反应，反应结束后放入烘箱110℃蒸发浓缩5小时，采用真空抽滤机、布氏漏斗，将反应体系中的亚磷酸锂沉淀过滤后放入在110℃的烘箱中干燥30min，得到产物亚磷酸锂。
33.实施例2：
34.亚磷酸锂的制备：
35.(1)称取5.11g氢氧化锂(lioh
·
h2o)置于烧杯中，加入15ml蒸馏水中，溶解，配置成的氢氧化锂溶液，备用；
36.(2)称取5g亚磷酸(h3po3)，置于烧杯中，加入15ml蒸馏水中，溶解，配置成亚磷酸溶液，备用；
37.(3)将氢氧化锂溶液与亚磷酸混合反应，反应结束后放入烘箱110℃蒸发浓缩5小时，采用真空抽滤机、布氏漏斗，将反应体系中的亚磷酸锂沉淀过滤后放入在110℃的烘箱中干燥30min，得到产物亚磷酸锂。
38.实施例3：
39.亚磷酸锂的制备：
40.(1)称取2.55g氢氧化锂(lioh
·
h2o)置于烧杯中，加入15ml蒸馏水中，溶解，配置成的氢氧化锂溶液，备用；
41.(2)称取5g亚磷酸(h3po3)，置于烧杯中，加入15ml蒸馏水中，溶解，配置成亚磷酸溶液，备用；
42.(3)将氢氧化锂溶液与亚磷酸混合反应，反应结束后放入烘箱100℃蒸发浓缩6小时，采用真空抽滤机、布氏漏斗，将反应体系中的亚磷酸锂沉淀过滤后放入在100℃的烘箱中干燥35min，得到产物亚磷酸锂。
43.实施例4：
44.亚磷酸锂的制备：
45.(1)称取5.11g氢氧化锂(lioh
·
h2o)置于烧杯中，加入15ml蒸馏水中，溶解，配置成的氢氧化锂溶液，备用；
46.(2)称取5g亚磷酸(h3po3)，置于烧杯中，加入15ml蒸馏水中，溶解，配置成亚磷酸溶液，备用；
47.(3)将氢氧化锂溶液与亚磷酸混合反应，反应结束后放入烘箱120℃蒸发浓缩4小时，采用真空抽滤机、布氏漏斗，将反应体系中的亚磷酸锂沉淀过滤后放入在120℃的烘箱中干燥25min，得到产物亚磷酸锂。
48.为验证本发明的有益效果，发明人进行了大量的实验研究，实验过程和结果如下：
49.1、实验原料及仪器
50.1.1实验原料
51.固体亚磷酸(分析纯)：w(h3po3)99％，上海阿拉丁生化科技股份公司；亚磷酸氢二钠(分析纯)：w(h3po3)98％，天津市科密欧化学试剂有限公司；氢氧化锂(分析纯)：w(lioh
·
h2o)95％，国药集团化学试剂有限公司。
52.1.2实验仪器
53.pxj－1c+离子活度计、shb
‑ⅲ
g循环水式多用真空泵、布氏漏斗、hs-17磁性搅拌器、cn-lqc1002电子天平、gfl-125电热鼓风干燥箱等
54.2、实验原理及其过程
55.2.1原理
56.氢氧化锂是一种强碱，能与强酸或弱酸即使在水溶液中也能完全反应，氢氧化锂暴露在空气中会吸收二氧化碳生成碳酸锂。氢氧化锂和磷酸、磷酸盐相遇，会发生如下反应：
57.①
当向氢氧化锂溶液中加入亚磷酸二钠溶液，无明显现象，形成无透明溶液，将反应溶液浓缩，可产生亚磷酸锂沉淀，其主要化学反应式如下:
58.na2hpo3·
5h2o+lioh
·
h2o＝li2hpo3+2naoh+7h2o；
59.②
当向氢氧化锂溶液中加入h3po3，仍为无透明溶液，ph＝12.21将反应溶液浓缩可析出沉淀亚磷酸二锂,其主要化学反应式如下:
60.2lioh
·
h2o+h3po3＝li2hpo3+4h2o；
61.③
改变氢氧化锂和h3po3的配比，当ph＝4.21时，将反应溶液浓缩可产生亚磷酸锂沉淀,其主要化学反应式如下
62.lioh
·
h2o+h3po3＝li2hpo3+2h2o
63.2.2实验步骤
64.制备亚磷酸锂实验步骤如下:
65.1.称取适量lioh
·
h2o的试剂置于烧杯中，再加入蒸馏水将其配置成的氢氧化锂溶液备用；
66.2.称取若干份h3po3的固体，分别置于不同的烧杯中，加入蒸馏水将其溶解，配置成亚磷酸溶液备用；
67.3.将配置好的氢氧化锂溶液与亚磷酸溶液，混合反应；
68.4.反应结束后，蒸发浓缩反应混合液；
69.5.浓缩后的溶液，采用真空抽滤，得到滤渣；
70.6.滤渣放入烘箱干燥，得到产物亚磷酸锂；
71.上述制备过程可用图1表示。
72.4、实验结果与分析
73.4.1制备反应的影响因素
74.在反应温度为常温的情况下，以不同原料，对h3po3、nioh
·
h2o的配比以及体系终点ph值等可能会对制备过程产生影响的因素进行实验探究。
75.4.1.1不同原料类型的反应情况
76.称取适量lioh
·
h2o的试剂置于烧杯中，再加入蒸馏水将其配置成的溶氢氧化锂液备用；称取若干份h3po3的固体，分别置于不同的烧杯中，加入蒸馏水将其溶解，配置成亚磷酸溶液备用；称取适量na2hpo3·
5h2o试剂按照同样方法配制成亚磷酸钠溶液备用；
77.将氢氧化锂溶液分别与亚磷酸钠溶液、亚磷酸溶液进行混合反应，不停搅拌使反应充分进行，混合液反应一段时间后放入烘箱110℃蒸发浓缩约5小时，经过抽滤再次110℃烘干30min得到产物。实验得到不同亚磷酸锂产物情况见表1。
78.表1不同原料所制备的产物情况
[0079][0080]
上表中，亚磷酸钠溶液和氢氧化锂溶液均为无溶液，随着亚磷酸钠溶液不断加入盛有氢氧化锂的烧杯中，始终无明显现象，置于磁力搅拌器上不停搅拌，使溶液充分反应，反应过程烧杯中溶液始终为无溶液，1h后放入烘箱110℃蒸发浓缩5h，进行抽滤110℃烘干得到产品。
[0081]
中和反应实验中，亚磷酸溶液和氢氧化锂溶液均为无溶液，将亚磷酸溶液滴加入氢氧化锂溶液后，变为白浑浊液，然后置于磁力搅拌器上不停搅拌，使溶液充分反应，反应过程烧杯中溶液由白浑浊液变为浅黄溶液，烧杯底部有部分沉淀堆积，1h后抽滤得到浅黄沉淀1.25g，将滤液放入烘箱110℃蒸发浓缩5h，进行抽滤110℃烘干得到产品。
[0082]
通过表1中可发现，采用亚磷酸钠与氢氧化锂制备产物产量低于亚磷酸溶液与氢氧化锂反应制备产品。由于亚磷酸是二元酸，能和两份的氢氧化锂反应，导致二者产量不同。
[0083]
4.1.2不同配比原料的反应情况
[0084]
上述实验中氢氧化锂和亚磷酸溶液反应结束时ph过高，为了研究更低ph条件下的反应情况，采取磷锂比n(nioh)：n(h3po3)分别为1、2的配比进行原料配比，将配置好的氢氧化锂溶液和亚磷酸溶液进行混合反应，再将混合溶液蒸发浓缩得到产物亚磷酸锂。常温下，改变氢氧化锂用料量以降低溶液ph，考察终点ph值对产物亚磷酸锂状况的影响。
[0085]
按不同原料配比进行实验，得到不同亚磷酸锂产物情况见表2。
[0086]
表2nioh用量对反应产物的影响
[0087][0088]
从表中可知，实验所得产物形态皆为白粉末，当n(h3po3)∶n(nioh)＝1时，产物产量与n(h3po3)∶n(nioh)＝2比较时，产量较高，由于亚磷酸是二元酸，可以形成不同的取代产物，亚磷酸一锂、亚磷酸二锂。加上这两者在水中的溶解度不同，导致产量不同。
[0089]
4.2产物xrd分析
[0090]
为了掌握制备产物的物相，对制备的亚磷酸锂产物分别进行x射线粉末衍射分析,
见图1-图3。
[0091]
由图1氢氧化锂与亚磷酸钠反应产物xrd图谱，图中能看到衍射峰，说明生成的物质保持晶态形式。但与目标产物亚磷酸氢二锂的已知标准物质的衍射峰不吻合，也和磷酸二氢锂的衍射峰不吻合，并且检索不到能与该衍射峰相吻合的其它物相。说明所制备得到的产物，与现有标准物质衍射图谱不能匹配，应该为某种物质的新物相，或者是亚磷酸氢二锂的新物相，值得进一步研究。
[0092]
图2为氢氧化锂与亚磷酸反应并且配比n(h3po3)∶n(nioh)＝1的产物，该条件下的衍射峰，基本能吻合标准卡片上的亚磷酸二氢锂衍射峰，证明该实验条件下生成的产物为亚磷酸二氢锂。
[0093]
图3为氢氧化锂与亚磷酸反应并且配比n(h3po3)∶n(nioh)＝2条件下的产物，该条件下沉淀析出的最终ph＝12.45，碱性条件下，应该是亚磷酸氢二锂，但从衍射峰看，与图2差异较大，与亚磷酸氢二锂衍射峰，以及亚磷酸二氢锂衍射峰不能匹配，说明在此条件下生成的产物为未知的新物相。
[0094]
5、结论
[0095]
1、中和法制备亚磷酸锂，采用亚磷酸和氢氧化锂为原料，以溶液形式混合后不会立即生成沉淀，持续搅拌反应，将混合液进行蒸发浓缩才会析出获得沉淀。沉淀经过抽滤、低温烘干后可获得白粉末状产物。
[0096]
2、亚磷酸和氢氧化锂溶液混合反应，当n(h3po3)∶n(nioh)＝2时，反应终点ph为12.21，产物产率为62.76％，当减少氢氧化锂用量使n(h3po3)∶n(nioh)＝1，反应终点ph为4.21时，产物产率从62.76％提高到88.20％。表明反应终点ph越高，影响产物产率，也不利于目标产物的生成。
[0097]
3、亚磷酸与氢氧化锂配比为1：1时，反应终点ph4.21等最优条件下，制得产品，并对产品进行x射线衍射分析，与亚磷酸锂标准物质图谱的峰形吻合。

技术特征：

1.一种亚磷酸锂的制备方法，其特征在于：所述亚磷酸锂是以亚磷酸、氢氧化锂为原料，采用中和法反应制得。2.根据权利要求1所述的亚磷酸锂的制备方法，其特征在于：所述方法具体步骤如下：（1）称取氢氧化锂置于烧杯中，加入蒸馏水中，溶解，配置成的氢氧化锂溶液，备用；（2）称取亚磷酸，置于烧杯中，加入蒸馏水中，溶解，配置成亚磷酸溶液，备用；（3）将氢氧化锂溶液与亚磷酸混合反应，反应结束后放入烘箱蒸发浓缩反应混合液，采用真空抽滤机、布氏漏斗，将反应体系中的亚磷酸锂沉淀过滤后放入烘箱干燥，得到产物亚磷酸锂。3.根据权利要求1或2所述的亚磷酸锂的制备方法，其特征在于：所述亚磷酸和氢氧化锂的混合摩尔比为1-2:1。4.根据权利要求3所述的亚磷酸锂的制备方法，其特征在于：所述亚磷酸和氢氧化锂的混合摩尔比为1:1。5.根据权利要求2所述的亚磷酸锂的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中混合反应20-40min。6.根据权利要求5所述的亚磷酸锂的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中混合反应30min。7.根据权利要求2所述的亚磷酸锂的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中，放入烘箱100-120℃蒸发浓缩4-6h。8.根据权利要求7所述的亚磷酸锂的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中，放入烘箱110℃蒸发浓缩5h。9.根据权利要求2所述的亚磷酸锂的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中，在100-120℃的烘箱中干燥25-35min。10.根据权利要求9所述的亚磷酸锂的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中，在110℃的烘箱中干燥30min。