專利名稱：制備磺化苯膦酸鈷的簡易方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種簡易的制備磺化苯膦酸鈷的方法?；腔届⑺徕捒捎糜谫|(zhì)子導體、傳感器和固體酸催化、質(zhì)子交換膜制備等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
不溶性的固體質(zhì)子酸是一類具有廣泛的用途的功能材料，可用于質(zhì)子導體、固體酸催化劑、傳感器、復合質(zhì)子交換膜添加劑等領(lǐng)域。磺化苯膦酸鹽，如磺化苯膦酸鋯(ZrSPP)是一類層狀化合物，其多個膦酸基團與+4價的鋯離子形成聚合物式的層狀化合物，其層間距在1. 3 1. 5nm，其層間的磺酸集團 以氫鍵結(jié)合，可以表現(xiàn)出強酸性，該類化合物本人于水、醇等常用的有機溶劑所以該類材料作為固體酸的應(yīng)用受到人們的重視。ZrSPP的制備一般是采用苯膦酸和磷酸的混合物與氯氧鋯反應(yīng)，得到苯膦酸鋯和磷酸氫鋯的混合物，然后用發(fā)煙硫酸磺化可以得到磺化苯膦酸錯、苯膦酸錯和磷酸氫錯的混合物(Stein Sr. E ff, et al. Solid State Ionics (固態(tài)離子).1996,83:113)。李忠芳等也報道過苯膦酸與氯氧鋯反應(yīng)后磺化制備磺化苯膦酸錯的方法并用于高溫質(zhì)子交換膜的制備(Zhongfang Li, et al. J Membr Sci (膜科學雜志)，2010，351:50;李忠芳等，中國發(fā)明專利，專利號ZL200810160560. 8)?；腔届⑺徜喌闹苽涔に嚵鞒倘缦?br> 權(quán)利要求
1.一種制備磺化苯膦酸鈷的簡易方法，其特征在于苯膦酸與三氧化硫發(fā)生磺化反應(yīng)得到含有硫酸雜質(zhì)的磺化苯膦酸粗品，不需要去除粗品溶液中的硫酸，除去苯膦酸，直接在磺化苯膦酸粗品的水溶液中加入鈷的可溶性鹽的稀酸溶液發(fā)生反應(yīng)，得到磺化苯膦酸鈷產(chǎn)品O
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備磺化苯膦酸鈷的簡易方法，其特征在于磺化苯膦酸粗品的水溶液與鈷鹽的反應(yīng)溫度為45-65°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備磺化苯膦酸鈷的簡易方法，其特征在于所述鈷的可溶性鹽為氯化鈷、硝酸鈷或硫酸鈷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備磺化苯膦酸鈷的簡易方法，其特征在于所述無機酸為鹽酸、硝酸或硫酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、3或4所述的制備磺化苯膦酸鈷的簡易方法，其特征在于包括如下步驟(1)將適量的SO3氣體緩慢通入到含有苯膦酸和有機溶劑混合液中，反應(yīng)液的顏色逐漸由無色轉(zhuǎn)變成黃色，在70°c 90°C水浴加熱回流14 24h后，靜置，反應(yīng)液分成兩相液體，上層為有機溶劑，下層為黃色粘稠的磺化苯膦酸粗產(chǎn)物，分液，回收有機溶劑，將下層所得粗產(chǎn)物溶于去離子水，用乙醚重復萃取，直到萃取后的乙醚PH接近7，以除去未反應(yīng)的苯膦酸，水相為磺化苯膦酸粗品，備用；(2)向鈷鹽中加入無機酸溶液，使其溶解，溶液加入到步驟I制備的磺化苯膦酸粗品水溶液中，保持鈷鹽過量，混合反應(yīng)液在45°C 65°C下加熱、攪拌反應(yīng)6 12h后,得到黃色懸濁液，離心，將上層清液移出，下層沉淀用蒸餾水洗滌以除去其中可溶性的酸，洗滌液分別用氯化鋇溶液和硝酸銀溶液不生成沉淀為止，得到淺黃色的粉末，60°C 90°C下烘干，得到純磺化苯膦酸鈷粉末。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備磺化苯膦酸鐵的簡易方法，其特征在于步驟I所述的有機溶劑為1，2-二氯乙烷或四氯乙烷。
全文摘要
本發(fā)明一種制備磺化苯膦酸鈷的簡易方法，其特征在于苯膦酸與三氧化硫發(fā)生磺化反應(yīng)得到含有硫酸雜質(zhì)的磺化苯膦酸粗品，磺化苯膦酸粗品的水溶液中的硫酸雜質(zhì)不需要除去，可直接加入鈷鹽發(fā)生反應(yīng)，得到磺化苯膦酸鈷產(chǎn)品。本發(fā)明利用硫酸鈷可溶于水的特性，在制備磺化苯膦酸鈷時，磺化苯膦酸粗品的水溶液可以不用除去硫酸，省去了加入大量氯化鋇和用陽離子交換樹脂除去鋇離子的過程。節(jié)省了大量的氯化鋇，減少了硫酸鋇廢物排放。節(jié)省了利用陽離子交換樹脂進行離子交換、鹽酸活化離子交換樹脂耗費大量時間的過程。
文檔編號C07C69/12GK102993233SQ20121057442
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者李忠芳, 金磊, 劉國紅, 王素文 申請人:山東理工大學