一种六氟铁酸铵的制备方法技术

本发明专利技术涉及氟化工技术领域，具体公开了一种六氟铁酸铵的制备方法。该方法以摩尔比为3:1的氟化铵和氟化铁为原料，在室温条件下的惰性气氛或真空环境下，利用高能球磨2

【技术实现步骤摘要】
一种六氟铁酸铵的制备方法


[0001]本专利技术涉及氟化工
，具体涉及一种六氟铁酸铵的制备方法。

技术介绍

[0002]六氟铁酸铵((NH4)3FeF6)具有介电性能，在264K左右发生相变，在室温下具有立方冰晶石结构，是一种典型的钙钛矿结构。通过将(NH4)3FeF6在空气中700℃下烧结2h，可以用来制备氧化铁。有文献报道(NH4)3FeF6具有良好的比容量，可以作为一种新型的锂离子电池(LIBS)阳极材料[Jie Sun等，Materials Letters，2012,93,39
‑
41]。此外由于六氟铁酸铵((NH4)3FeF6)的低成本和高比容量，其作为钠离子电池(SIB)的电极材料，制备所得的双钙钛矿型(NH4)3FeF6/石墨烯纳米片((NH4)3FeF6/GNS)复合材料具有开放的三维框架，有利于大尺寸Na
+
的快速存储，是一种很有潜力的钠离子电池阳极材料[Zhanghui Hao等，Sustainable Energy Fuels，2019,3(10),2828
‑
2836]。因此六氟铁酸铵((NH4)3FeF6)引起了广泛的关注，其制备方法也是目前的研究重点。
[0003]氟化物的制备方法主要有传统的高温固相法、溶胶
‑
凝胶法、熔融盐法以及水热合成法等。其中，HE等人以Fe2O3和NH4HF2为主要原料，通过水热合成法制备了(NH4)3FeF6[HE Li
‑
jie等，Chinese Journal of Synthetic Chemistry,2017,4(25),326
‑
329]。该方法制备时，首先在烧杯中依次加入Fe2O3和蒸馏水，再加入NH4HF2至饱和，搅拌均匀；滴加HF 1m L，使反应釜中填充度为80％，拧紧后置于烘箱中在180℃下晶化3天。冷却至室温，倒入烧杯中，用乙醇洗涤，于50℃干燥得无色透明晶体(NH4)3FeF6，收率35％。该制备方法的存在的问题是：1、收率低，成本高；2、制备过程中需要严格控制反应原料NH4HF2的用量和反应温度，180℃～200℃才能获得目标产物，温度过低或过高均不利于目标产物的生成；3、所采用的的原料HF是强酸，有剧毒，工人操作不当就会产生严重的后果；4、制备时间长，生产效率低。
[0004]此外，文献中还记载了采用电场辅助原位溶解反应来制备(NH4)3FeF6的方法，该方法是通过原位溶解和水解铁氧化物来实现的。其准备过程是：将Fe箔作为阳极和阴极，添加水和氟化铵的乙二醇溶液为电解液，在大电流密度下进行1秒到10分钟的电化学反应，然后以10000r/min离心5min，用无水乙醇洗涤，并在60℃下的空气中干燥，得到(NH4)3FeF6。该方法相比前述的水热合成法，制备过程用时缩短，但制备流程繁琐[Hui Li等，Chemical Communications,2022,58,1922
‑
1925]。
[0005]以上制备方法均是利用液相中离子间的相互作用，实现(NH4)3FeF6的制备，存在的共同问题是，制备流程均十分复杂，生产成本高，不适宜大规模的工业化生产。

技术实现思路

[0006]本专利技术要提供一种六氟铁酸铵的制备方法，以克服现有技术存在的制备流程复杂，生产成本高，不适宜大规模的工业化生产的问题。
[0007]为了达到本专利技术的目的，本专利技术提供的技术方案如下：
[0008]一种六氟铁酸铵的制备方法，是以摩尔比为3:1的氟化铵和氟化铁为原料，在室温
条件下的惰性气氛或真空环境下进行，经高能球磨反应后制备得到六氟铁酸铵，所述反应的反应式为：3NH4F+FeF3→
(NH4)3FeF6。
[0009]进一步的，上述高能球磨反应中，球磨珠为不锈钢或碳化钨，球料质量比为200:1，球磨转速为400
‑
500转/分钟，球磨时间为2
‑
3小时。
[0010]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：
[0011]1、本专利技术采用物理高能球磨的方式制备产物，高能球磨是一种利用磨球与材料相互作用，为材料提供剪切和撞击能量的材料制备和制粉的方法。本专利技术通过选用合适的材料氟化铵和氟化铁，再利用高能球磨方法，促使氟化铵和氟化铁的材料分子之间发生反应，按照本专利技术给出的特定参数，可以制备得到高纯度的六氟铁酸铵。
[0012]2、本专利技术方法操作简单，普通工人即可完成操作；生产周期短，制备过程仅需要2
‑
3小时，生产效率高，适合大规模化工业化生产。
[0013]3、本专利技术提供的六氟铁酸铵的制备方法，可以为具有类似钙钛矿结构的材料提供借鉴的制备方法。
附图说明
[0014]图1为实施例1制备的球磨产物六氟铁酸铵的X
‑
射线衍射图，并给出标准六氟铁酸铵的XRD衍射PDF标准卡片；
[0015]图2为实施例1制备的球磨产物六氟铁酸铵的SEM形貌图；
[0016]图3为实施例2制备的球磨产物六氟铁酸铵的X
‑
射线衍射图；
[0017]图4为对比例1制备的球磨产物的X
‑
射线衍射图；
[0018]图5为对比例2制备的球磨产物的X
‑
射线衍射图；
[0019]图6为对比例3制备的球磨产物的X
‑
射线衍射图；
[0020]图7为对比例4制备的球磨产物的X
‑
射线衍射图。
具体实施方式
[0021]下面将结合附图和实施例对本专利技术进行详细地描述。
[0022]本专利技术提供的一种六氟铁酸铵的制备方法，是以摩尔比为3:1的氟化铵和氟化铁为原料，在室温条件下的惰性气氛或真空环境下进行，经高能球磨反应后制备得到六氟铁酸铵。
[0023]球磨过程中NH4F和FeF3发生反应如反应式(1)所示：
[0024]3NH4F+FeF3→
(NH4)3FeF6(1)
[0025]实施例1，一种六氟铁酸铵的制备方法，包括以下具体步骤：
[0026](1)因氟化铵与氟化铁在空气中易吸水变质，故在氩气气氛手套箱中，将氟化铵与氟化铁按照摩尔比3:1混合置于不锈钢球磨罐中密封，采用不锈钢磨球，球料质量比为200:1。
[0027](2)将装有氟化铵与氟化铁混合物的球磨罐以500转/分钟的转速球磨2小时，得到球磨产物六氟铁酸铵。
[0028]图1为该球磨产物的X
‑
射线衍射(XRD)图谱，对照六氟铁酸铵的标准PDF卡片发现，球磨产物中没有初始反应物氟化铵与氟化铁的衍射峰，只有六氟铁酸铵的衍射峰。图2为该
球磨产物的SEM形貌图。说明初始反应物已全部反应，生成六氟铁酸铵。
[0029]实施例2，一种六氟铁酸铵的制备方法，是在氩气气氛手套箱中，将氟化铵与氟化铁按照摩尔比3:1混合置于不锈钢球磨罐中密封本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种六氟铁酸铵的制备方法，其特征在于，以摩尔比为3:1的氟化铵和氟化铁为原料，在室温条件下的惰性气氛或真空环境下，经高能球磨反应后制备得到六氟铁酸铵，所述反应的反应式为：。2.根据权利要求1所述的一种六氟铁酸铵...

【专利技术属性】
技术研发人员：李政隆，杨亚雄，高勇，甘建拓，潘洪革，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：发明
国别省市：