氯氧化锑晶体的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种制备高纯度氯氧化锑（Ｓｂ↓［４］Ｏ↓［５］Ｃｌ↓［２］）阻燃材料的新方法。该方法是以ＳｂＣｌ↓［３］为原料，通过水热反应，直接制备Ｓｂ↓［４］Ｏ↓［５］Ｃｌ↓［２］晶体，因此产品的纯度较高；并且，该方法的产率较高，几乎达到９９％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种氯氧化锑(Sb4O5Cl2)晶体的制备方法，属于无机化学领域，也属于材料领域。
技术介绍
氯氧化锑(Sb4O5Cl2)是氯-锑阻燃协效体系在燃烧过程中产生阻燃效应的一种重要中间物质。虽然Sb4O5Cl2中的Cl的含量比SbOCl的低，单独作阻燃剂使用时，阻燃效果稍差，但它与卤素配合使用时，同样具有优异的卤-锑阻燃协效性能。它能降低彩色塑料中的色料用量，对高聚物的透明度影响较小，具有三氧化二锑、锑酸钠等常用锑系阻燃助剂所没有的特殊性能。研究表明，氯氧化锑可广泛用于软质聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、ABS、聚酯等聚合物的阻燃。目前主要有以下几种方法制备氯氧化锑(Sb4O5Cl2)三氯化锑水解法(《锑》，赵开从，冶金工业出版社，1987；《无机化学丛书N、P、As分族》，第VI卷，项斯芬编著，科学出版社，1995)、三氯化锑-三氧化二锑法(美国专利3148943，1964)、氯化氢-三氧化二锑法(美国专利3179494，1965)电化学法(中国专利86107466，1988)等。上述几种方法大多有产品收率低，其成本较高，且难于操作等缺点。在实际工业操作上，都存在一定的困难，阻碍了其工业应用。目前，国内市场上尚无此工业产品(《Sb4O5Cl2阻燃助剂的制备工艺》，阳卫军，唐谟堂，中南工业大学学报，2001)。我国是世界上锑资源最丰富的国家，锑的储量及产量均占世界首位。但是，我国锑产品种类较少，结构单一，产品仍以锑锭等初级产品为主。开展锑产品的深加工研究，研究直接生产SbOCl和Sb4O5Cl2的新工艺，对丰富我国的锑产品种类，扩展锑产品的用途，提高锑产品的市场竞争力，促进我国锑业的发展，具有重要的现实意义(《氯氧化锑阻燃剂的制备、阻燃机理及阻燃应用》，阳卫军，唐谟堂，化学世界，2000)。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是提供一种氯氧化锑(Sb4O5Cl2)晶体的制备方法，该方法操作较简单，制得的产品纯度高、产率高。本专利技术提供的技术方案是将SbCl3加入反应器中，再加入水，然后调节pH值至小于等于2.0，密封，在120℃-140℃恒温20-30个小时，降至室温，过滤，得到无色透明的颗粒状晶体，用水洗涤，真空干燥，即得氯氧化锑晶体。上述SbCl3与水的用量比例为10毫摩尔SbCl3∶14～18毫升水。上述调节pH值所用酸为盐酸。以下是制备本专利技术所述化合物的反应方程式 本专利技术所公开的氯氧化锑(Sb4O5Cl2)阻燃材料的制备方法是以SbCl3为原料，通过水热反应，直接制备Sb4O5Cl2晶体，所得晶体均为无色、透明的颗粒状。因此产品的纯度较高；并且，该方法的产率较高，几乎达到99％，而且反应时间较短，效率高。制备过程中使用了盐酸，并且副产品也只有盐酸，可以对盐酸回收循环利用。本专利技术制得的这类氯氧化锑(Sb4O5Cl2)阻燃材料具有以下特点1.产率高，可以达到99％。2.纯度高，直接得到Sb4O5Cl2的晶体，基本不含有杂质。3.用水作为反应介质，生产中产生的副产品盐酸可以回收循环利用。4.反应时间短，易于操作。附图说明图1为本专利技术所得Sb4O5Cl2晶体沿a轴堆积图；图2为本专利技术所得Sb4O5Cl2晶体的单层堆积图；图3为本专利技术所得Sb4O5Cl2晶体光电子能谱图。具体实施例方式以下结合具体的实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明Sb4O5Cl2的单晶制备实施例12.28克(10毫摩尔)SbCl3置入聚四氟乙烯反应器中，加入大约18毫升蒸馏水，然后滴加2～3滴浓盐酸(A.R.纯)，调节pH至2.0，迅速用不锈钢外套密封，放入水热箱，在120℃下恒温20个小时。然后自然降至室温。过滤，可得大量无色透明的颗粒状晶体，用蒸馏水反复洗涤数次，真空干燥，即得Sb4O5Cl2。称重，为1.64克。产率约为99％。Sb4O5Cl2的单晶制备实施例22.28克(10毫摩尔)SbCl3置入聚四氟乙烯反应器中，加入大约14毫升蒸馏水，然后滴加2～3滴浓盐酸(A.R.纯)，调节pH至2.0，迅速用不锈钢外套密封，放入水热箱，在140℃下恒温30个小时。然后自然降至室温。过滤，可得大量无色透明的颗粒状晶体，用蒸馏水反复洗涤数次，真空干燥，即得Sb4O5Cl2。称重，为1.63克。产率约为99％。本方法所制得晶体经过X-射线单晶衍射，测定了晶体结构。见图1，图2。计算的分子式为Sb4O5Cl2，晶体属于单斜晶系，P2(1)/c空间群，a＝6.2393(8)，b＝5.1132(7)，c＝13.5351(18)；α＝90°，β＝97.174(2)°，γ＝90°；Z＝2，计算密度为4.945克/立方厘米。化合物为层状结构(如图1所示，其中1号球表示Cl原子，2号球表示Sb原子，3号球表示O原子)，Sb-O相互连接成层状，Cl原子在层的中间。每层中，Sb、O通过共面的方式，形成八元环和四元环(图2)。同时，测试了所得化合物的光电子能谱，见图3。谱图中的几个主要峰分别为33eV为Sb4d峰，200eV左右为Cl2p峰，530eV左右为Sb3d和O1s峰，Sb3d5/2和O1s重合。从图中可见，所得化合物中不含有任何杂质。由各个峰面积的积分比值可以计算出各个元素的比例为Sb∶Cl∶O＝26.0∶12.6∶61.4。和产物的分子式一致。权利要求1.，其特征是将SbCl3加入反应器中，再加入水，调节pH值至小于等于2.0，密封，在120℃-140℃恒温20-30个小时，降至室温，过滤，得到无色透明的颗粒状晶体，用水洗涤，真空干燥，即得氯氧化锑晶体。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是SbCl3与水的用量比例为10毫摩尔SbCl314～18毫升水。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征是调节pH值所用酸为盐酸。全文摘要本专利技术公开了一种制备高纯度氯氧化锑(Sb文档编号C30B29/00GK1721581SQ20051001872公开日2006年1月18日 申请日期2005年5月18日 优先权日2005年5月18日专利技术者苏旭, 秦金贵, 刘 英, 肖超, 张刚, 刘涛, 陈创天, 吴以成 申请人:武汉大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
氯氧化锑晶体的制备方法，其特征是：将ＳｂＣｌ↓［３］加入反应器中，再加入水，调节ｐＨ值至小于等于２．０，密封，在１２０℃－１４０℃恒温２０－３０个小时，降至室温，过滤，得到无色透明的颗粒状晶体，用水洗涤，真空干燥，即得氯氧化锑晶体。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：苏旭，秦金贵，刘英，肖超，张刚，刘涛，陈创天，吴以成，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]