一种光电材料添加剂三氟化铋的制备方法技术

为解决现有方法制备的三氟化铋达不到光电材料添加剂纯度要求的技术问题，本发明专利技术提供了一种三氟化铋的制备方法，可以生产出纯度达到99.99％的三氟化铋。本发明专利技术对液相法进行改良，先制备生成极细的高活性水合氢氧化铋(不烘干，防止其结块，并保持活性)，该纯度高、活性大的氢氧化铋水合物目前在市面上没有，且时间过长也无法保证其活性，只能自行生产，从而确保三氟化铋的绝对纯度。保三氟化铋的绝对纯度。保三氟化铋的绝对纯度。

【技术实现步骤摘要】
一种光电材料添加剂三氟化铋的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种三氟化铋的制备方法，可用于光电材料添加剂。

技术介绍

[0002]三氟化铋是一种白色结晶或粉末，主要用于光催化剂、锂离子电池材料、特殊光学玻璃添加剂、有机氟化剂。目前三氟化铋的制备方法主要有液相法和气相法。液相法是采用氢氟酸与铋盐进行反应，主要缺点为存在包裹、反应不完全的情况，达不到光电材料添加剂的纯度要求，或出现卤族废酸不好处理。气相法是采用氟气、无水酸与铋粉/盐在密闭环境下进行加热反应，主要问题是反应器易被腐蚀，金属杂质太高。

技术实现思路

[0003]为解决现有方法制备的三氟化铋达不到光电材料添加剂纯度要求的技术问题，本专利技术提供了一种三氟化铋的制备方法，可以生产出纯度达到99.99％的三氟化铋。
[0004]本专利技术的技术方案是：
[0005]一种三氟化铋的制备方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
[0006]步骤1、铋源提纯
[0007]步骤1.1、向质量分数为25
‑
28％的盐酸中加入三氧化二铋，盐酸与三氧化二铋的摩尔比为7
‑
8:1，升温溶解完全，加高纯水稀释至比重为1.15
‑
1.21，得到氯化铋溶液；这里盐酸过量的原因是考虑到常温下三氧化二铋难溶于酸，为了能充分溶解完全，需要升温溶解，溶解过程中盐酸挥发，因此盐酸需过量；反应方程式为：Bi2O3+6HCl＝2BiCl3+3H2O；
[0008]步骤1.2、向所述氯化铋溶液中加入偏锡酸，搅拌，补加质量分数为5
‑
10％的盐酸，沉降，中控上清液中铁、钴、镍、铜、钛、钒、镉、铬、锰含量均小于0.1ppm，过滤，收集上清液，得到高纯度氯化铋溶液；本步骤中偏锡酸的作用是用于吸附共沉氯化铋溶液中的金属杂质，盐酸的作用更好的去除氯化铋溶液中的铁杂质(盐酸加入量根据三氧化二铋原理中铁杂质含量估算，稍过量也可，后续步骤中会加入氨水中和多余的盐酸)；
[0009]步骤2、制备新鲜氢氧化铋
[0010]步骤2.1、将所述高纯度氯化铋溶液加入到反应器中升温至70
‑
80℃，向其中加入氨水，调整PH至7
‑
8，升温至80
‑
90℃，保温搅拌2
‑
3小时，得到氢氧化铋合成液；反应方程式：BiCl3+3NH4OH＝Bi(OH)3+3NH4Cl；
[0011]步骤2.2、将所述氢氧化铋合成液进行循环打液压滤至滤液透明，再加入高纯水水洗，中控母液中氯离子质量分数小于0.02％，铁、钴、镍、铜、钛、钒、镉、铬、锰含量均小于0.5ppm，得到高纯度氢氧化铋；
[0012]步骤3、制备三氟化铋
[0013]步骤3.1、在反应器中加入质量分数为50
‑
55％的电子级氢氟酸，升温至80
‑
85℃，向其中加入步骤2.2中得到的新鲜的高纯度氢氧化铋，电子级氢氟酸与高纯度氢氧化铋的摩尔比为2.8
‑
3:1，保温80
‑
90℃，反应终点PH值为1.5
‑
2，得到三氟化铋合成液；本步骤中必
须采用新鲜的氢氧化铋，因为新鲜的氢氧化铋为氢氧化铋水合物，有很高的活性，且为极细的初始粒子，反应十分迅速且完全；反应方程式为：Bi(OH)3+3HF＝BiF3+3H2O；
[0014]步骤3.2、将所述三氟化铋合成液加入到离心机中进行离心，然后水洗至PH为3
‑
4，得到三氟化铋滤饼；本步可洗掉大多数的游离酸，防止对烘干容器、炉子的腐蚀，但不能完全除去游离酸，防止后续高温烘干时可能出现的水解；
[0015]步骤3.3、将三氟化铋滤饼进行梯度烘干：
[0016]第一梯度：200
‑
220℃，烘干3
‑
4小时，烘出绝大多数的水份、游离酸，为高温烘干做准备，防止对合金铝盘的腐蚀，保证纯度；
[0017]第二梯度，450
‑
500℃，烘干3
‑
4小时，将水份控制在0.01％以下，达到光电材料的要求。
[0018]基于以上基本技术方案，本专利技术还做了以下进一步优化和限定：
[0019]进一步地，步骤1.1中：升温至80
‑
90℃，搅拌反应1
‑
2小时至溶解完全。
[0020]进一步地，步骤1.1中，加高纯水稀释至比重为1.18，此时后续采用偏锡酸和盐酸除杂效果最好。
[0021]进一步地，步骤1.2：中氯化铋溶液与偏锡酸的质量比为1000
‑
500:1。
[0022]进一步地，步骤2.1中加入的氨水为试剂级氨水，调整PH至7.8。
[0023]进一步地，步骤2.2中将氢氧化铋合成液打入到板框压滤机中进行循环打液压滤，采用的滤布为2000
‑
3000目。
[0024]进一步地，为加快反应速度，提高制备效率，步骤3.1中先将高纯度氢氧化铋提前加入高纯水打成浆状后，将浆料加入电子级氢氟酸中。
[0025]进一步地，步骤3.1中，电子级氢氟酸与高纯度氢氧化铋的摩尔比为3:1。
[0026]进一步地，步骤3.2中，对三氟化铋合成液进行离心时，采用的离心机滤布为800目以上，离心转速为1500转/分钟，离心至少30分钟。
[0027]进一步地，步骤3.3具体为：
[0028]第一梯度：将三氟化铋滤饼放入到四氟盘子中，200
‑
220℃烘干3
‑
4小时，烘出绝大多数的水份、游离酸，为高温烘干做准备，防止对合金铝盘的腐蚀，保证纯度；
[0029]第二梯度：将第一梯度烘干后的三氟化铋转移到合金铝盘中升温450
‑
500度烘干3
‑
4小时，将水份控制在0.01％以下，达到光电材料的要求。
[0030]本专利技术还提供了一种三氟化铋，其特殊之处在于：采用上述任一所述的方法制备。
[0031]本专利技术的有益效果是：
[0032]1.本专利技术采用较易获得的三氧化二铋为原料，采用多段转化方式，得到易与氢氟酸反应的高活性、高纯度的中间产物水合氢氧化铋。其中，将原料三氧化二铋经过盐酸溶解后，采用偏稀酸吸附除去重金属杂质(偏锡酸有良好的吸附性，对铁、钴、镍、铜、钛、钒、镉、铬等过度金属有良好的吸附性，且常温下不溶于酸、碱、水，比重很大，会在较短时间内沉到物料底部)，与此同时，采用质量分数为5
‑
10％的盐酸去除铁杂质，之后在过滤好的高纯度氯化铋溶液中加入试剂级氨水，得到高活性的水合氢氧化铋，再采用打浆的方式，将制备的氢氧化铋加入反应釜中，充分与氢氟酸发生反应，得到高纯度三氟化铋。
[0033]2.本专利技术在对原料精制过程中，由于盐酸过量，氯化铋溶液呈酸性，采用偏稀酸处理经过盐酸溶解三氧化二铋得到的氯化铋溶液，可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三氟化铋的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、铋源提纯步骤1.1、向质量分数为25
‑
28％的盐酸中加入三氧化二铋，盐酸与三氧化二铋的摩尔比为7
‑
8:1，升温溶解完全，加高纯水稀释至比重为1.15
‑
1.21，得到氯化铋溶液；步骤1.2、向所述氯化铋溶液中加入偏锡酸，搅拌，补加质量分数为5
‑
10％的盐酸，沉降，中控上清液中铁、钴、镍、铜、钛、钒、镉、铬、锰含量均小于0.1ppm，过滤，收集上清液，得到高纯度氯化铋溶液；步骤2、制备氢氧化铋步骤2.1、将所述高纯度氯化铋溶液加入到反应器中升温至70
‑
80℃，向其中加入氨水，调整PH至7
‑
8，升温至80
‑
90℃，保温搅拌2
‑
3小时，得到氢氧化铋合成液；步骤2.2、将所述氢氧化铋合成液进行循环打液压滤至滤液透明，再加入高纯水水洗，中控母液中氯离子质量分数小于0.02％，铁、钴、镍、铜、钛、钒、镉、铬、锰含量均小于0.5ppm，得到块状的高纯度氢氧化铋；步骤3、制备三氟化铋步骤3.1、在反应器中加入质量分数为50
‑
55％的电子级氢氟酸，升温至80
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85℃，向其中加入所述高纯度氢氧化铋，电子级氢氟酸与高纯度氢氧化铋的摩尔比为2.8
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3:1，保温80
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90℃，反应终点PH值为1.5
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2，得到三氟化铋合成液；步骤3.2、将三氟化铋合成液加入到离心机中进行离心，然后水洗至PH为3
‑
4，得到三氟化铋滤饼；步骤3.3、将三...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明钢，林玉果，朱建平，闫宏伟，黄雪锋，田厦，丛伟孜，
申请(专利权)人：承德莹科精细化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：