解离金属或金属化合物的方法技术

一种用热和／或还原或氧化剂处理金属－配体络合物，在一种超临界流体中解离金属－配体络合物的方法。一旦将金属－配体络合物解离后，得到的金属和／或金属氧化物就能形成基本上大小均匀的微粒。在一些优选的实施方案中，溶剂为超临界二氧化碳，并且配体为β－二酮，如六氟乙酰丙酮或二醋酸二丁基酯。在另一些优选的实施方案中，金属－配体络合物中的金属是铜、银、金、钨、钛、钽、锡或它们的混合物。在一些优选的实施方案中，还原剂为氢。该方法提供了一种解离金属－配体络合物的有效过程，并生产了易收集的不含烃类溶剂杂质的金属颗粒。配体和超临界流体可以再生，因此，该方法是一种经济有效的方法。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种从金属或类金属化合物中解离出金属或类金属的方法和装置，该金属或类金属化合物包含(典型情况下溶解或悬浮)在一种超临界流体中。该解离方法从含有金属-或类金属-配体络合物的化合物，形成基本上均匀的金属、类金属、金属氧化物或类金属氧化物微粒，并且生成可再利用的配体。专利技术的背景溶剂萃取是一种化学方法，通过该方法将二或多种不混溶的流体或者一种流体和一种固体进行混合，将溶解或悬浮在一种流体或固体中的化合物移到另一种流体中。通过用适合的溶剂进行萃取，可以将金属或类金属化合物从含水的或固体介质中分离出来。然而，通常情况下，这种萃取过程费时费力，而且，传统的溶剂萃取经常使用有毒的有机化合物，废弃溶剂的处理带来环境问题。最近，相对于传统的溶剂萃取来说，超临界流体萃取方法已经成为一种从液体或固体介质中回收金属或类金属的非常有吸引力的方法。例如，在这里作为参考文献引用的，Wai等人的USP5356538公开了一种通过将一种固体或液体材料暴露于一种含螯合剂的超临界流体中，从一种固体或液体介质中萃取金属或类金属的方法。特别是，该文献讲授了用超临界二氧化碳和二硫代氨基甲酸盐配体，从介质中萃取金属离子的方法。也是作为参考文献引用的Wai等人的另一些专利申请描述了超临界流体萃取的不同的侧面，这些申请包括流体萃取，申请号为08/253000，申请日为1994年6月2日；流体萃取，申请号为08/458759，申请日为1995年6月2日；直接从金属氧化物萃取金属，申请日为1995年11月3日，现在为美国专利USP5606724以及流体萃取，申请号为08/692894，申请日为1996年7月26日。β-二酮、二硫代氨基甲酸盐类、磷酸三烷基和三芳基酯及冠醚已经用于金属化合物的螫合和超临界流体萃取。所述螯合剂或配体一旦与金属络合，得到的物质被称作金属-配体络合物。在许多工业过程中，从超临界流体中除去金属-配体络合物是必要的。Wai等人在USP5356538中讲授了用降低压力的方法，从超临界流体中除去金属-配体络合物的方法，这种方法导致了超临界流体的膨胀和分散以及金属-配体络合物的沉积。虽然Wai的方法是一种在萃取技术上的进步，但是，Wai的方法的一个缺点是，从超临界流体中回收的是完整的金属-配体络合物。作为参考文献引用的，名称为反萃取金属螯合物的方法和装置，申请号为08/692894，申请日为1996年7月26日的Wai等人的美国专利申请讲授了一种萃取以后，从金属-配体络合物中分离出金属的方法，该方法包括用一种酸性溶液反萃取超临界流体，从络合物中释放出来的金属进入到酸性溶液中，而配体留在超临界流体中。这种方法在应用于需要回收配体的工业过程时是有用的，然而，该方法使用了腐蚀性的酸，它是一种潜在有害的并且毒害环境的物质。再者，还必须用另外的步骤将金属从酸性溶液中分离出来。Sievers等人的USP5639441(Sievers)描述了一种用超临界流体制备微粒的方法，Sievers公开了一种制备期望的物质颗粒的方法和装置，Sievers的方法包括将所期望的物质溶于一种流体中，特别是水中，形成一种溶液，然后，将该溶液与一种超临界流体混合，形成一种不混溶的体系，然后，降低压力。典型情况下，降低压力的速度很快，如以一种喷雾的形式放空体系至大气压力，形成一种在空气中飘浮的分散体或气溶胶，并形成微粒。已经公开了一种通过降低超临界流体的压力从一种超临界流体沉积一种期望的物质膜的方法。Sievers等人的USP4970093讲授了一种通过将所期望的物质或一种前身物溶解在一种超临界流体中，迅速膨胀该超临界溶液，并且在得到的蒸汽中诱导一种化学反应生产所期望的物质膜的方法。因此，这种方法包括发生在超临界流体膨胀和气化后的一种化学反应。人们还知道，通过在一种有机溶剂，如煤油的存在下，加入氢，可以解离一些金属-配体络合物，如铜-配体络合物。这种反应是一种可选择的将金属-配体络合物解离成其金属和配体组分的方法。然而，该方法具有一些缺点包括(1)在反应发生所需要的高温下，大量配体会发生降解和(2)在有机溶剂中，氢的溶解度较低。专利技术的简述本专利技术提供了一种从包含在一种超临界流体中的金属或类金属化合物解离金属和/或类金属的方法。典型情况下，通过改变金属或类金属化合物的氧化状态和/或加热金属或类金属化合物诱导解离。一旦解离出金属或类金属化合物，得到的金属、类金属、金属氧化物和/或类金属氧化物产品将不溶于超临界流体中，结果是，形成了金属、类金属、金属氧化物和/或类金属氧化物颗粒。在合适的条件下，本方法形成的颗粒大小基本上是均匀的，颗粒大小由所使用的诱导解离反应的条件所决定。所述萃取/解离方法是一种效率高、成本效益高的，从金属或类金属化合物解离金属和/或类金属及生产基本上均匀的金属、类金属、金属氧化物或类金属氧化物微粒的方法。可以采用本专利技术的方法，用超临界萃取的方法从介质中萃取，然后解离出金属和/或类金属化合物，该金属和/或类金属化合物包括能用还原或氧化和/或加热的方法解离的那些金属和/或类金属化合物。在一个优选的实施方案中，金属化合物中的金属是铜，超临界流体是超临界二氧化碳。本专利技术的一个目的是提供一种从介质中萃取金属和/或类金属化合物，并且用环境友好的方法从这些化合物解离出金属和/或类金属的方法，该方法能有效地从萃取过程中混合在一起的其他材料中分离出金属和/或类金属。本专利技术的再一个目的是生产基本上均匀的，优选为结晶的金属和/或类金属微粒，这些微粒不含有萃取过程中的其他组分。而且，本专利技术的另外一个目的是提供一种从金属和/或类金属络合物中解离金属和/或类金属，生产基本上均匀的，优选为结晶的金属和/或类金属微粒，这些微粒不含有萃取过程中的其他组分，并且得到与金属和/或类金属解离的配体，该配体以适合于再用于金属和/或类金属配体络合物的生成形式获得。对附图的简要说明附图说明图1是一个二氧化碳的相图；图2是说明本专利技术解离金属-配体络合物体系的一个具体实施方案的示意图；图3是说明本专利技术方法的具体实施方案所使用的一种反应容器的一个具体实施方案的示意图；图4是根据本专利技术的方法，通过还原超临界二氧化碳中的六氟乙酰丙酮合铜制备的铜颗粒的扫描电子显微镜照片(SEM)；图5是根据本专利技术的方法，将二丁基二乙酸锡喷雾在一种加热后的基质上制备的锡氧化物颗粒的扫描电子显微镜照片(SEM)。几种优选的具体实施方案的详细说明I.专利技术的一般性讨论下文讨论了本专利技术的各个方面，包括最有可能在本专利技术中使用的金属和类金属的讨论、超临界流体的选择和最可能在本专利技术中使用的配体、用超临界流体萃取的方法萃取金属和类金属以及对包含在超临界流体中的金属和类金属化合物的处理，以便从基质化合物中解离出金属和类金属。此外还提供了一些操作的实施例，以说明该方法的一些具体实施方案。通过用化学反应，特别是还原或氧化反应，和/或加热的方法可以从金属和/或类金属化合物中解离出金属和/或类金属。所述还原或氧化和/或加热发生在超临界流体中，使金属、类金属、金属氧化物和/或类金属氧化物颗粒释放出来，这些颗粒在超临界流体中没有显著的溶解度。然后通过减压或其它方式除去超临界流体使基本上均匀的，不含有机溶剂的金属、类金属、金属氧化物和/或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从金属化合物解离金属的方法，该方法包括提供一种含有含至少一种金属的化合物的超临界流体，并且处理该含有金属化合物的超临界流体，以从在超临界流体中的该化合物解离金属并且形成金属或金属氧化物颗粒。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：内尔G斯马特，魏建谟，弗雷德H亨特，林月河，
申请(专利权)人：爱达荷研究基金公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]