专利名称：制备磺化苯膦酸钴的简易方法
技术领域：
本发明涉及一种简易的制备磺化苯膦酸钴的方法。磺化苯膦酸钴可用于质子导体、传感器和固体酸催化、质子交换膜制备等领域。
背景技术：
不溶性的固体质子酸是一类具有广泛的用途的功能材料，可用于质子导体、固体酸催化剂、传感器、复合质子交换膜添加剂等领域。磺化苯膦酸盐，如磺化苯膦酸锆(ZrSPP)是一类层状化合物，其多个膦酸基团与+4价的锆离子形成聚合物式的层状化合物，其层间距在1. 3 1. 5nm，其层间的磺酸集团 以氢键结合，可以表现出强酸性，该类化合物本人于水、醇等常用的有机溶剂所以该类材料作为固体酸的应用受到人们的重视。ZrSPP的制备一般是采用苯膦酸和磷酸的混合物与氯氧锆反应，得到苯膦酸锆和磷酸氢锆的混合物，然后用发烟硫酸磺化可以得到磺化苯膦酸错、苯膦酸错和磷酸氢错的混合物(Stein Sr. E ff, et al. Solid State Ionics (固态离子).1996,83:113)。李忠芳等也报道过苯膦酸与氯氧锆反应后磺化制备磺化苯膦酸错的方法并用于高温质子交换膜的制备(Zhongfang Li, et al. J Membr Sci (膜科学杂志)，2010，351:50;李忠芳等，中国发明专利，专利号ZL200810160560. 8)。磺化苯膦酸锆的制备工艺流程如下
权利要求
1.一种制备磺化苯膦酸钴的简易方法，其特征在于苯膦酸与三氧化硫发生磺化反应得到含有硫酸杂质的磺化苯膦酸粗品，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钴的可溶性盐的稀酸溶液发生反应，得到磺化苯膦酸钴产品O
2.根据权利要求1所述的制备磺化苯膦酸钴的简易方法，其特征在于磺化苯膦酸粗品的水溶液与钴盐的反应温度为45-65°C。
3.根据权利要求1所述的制备磺化苯膦酸钴的简易方法，其特征在于所述钴的可溶性盐为氯化钴、硝酸钴或硫酸钴。
4.根据权利要求1所述的制备磺化苯膦酸钴的简易方法，其特征在于所述无机酸为盐酸、硝酸或硫酸。
5.根据权利要求1、3或4所述的制备磺化苯膦酸钴的简易方法，其特征在于包括如下步骤(1)将适量的SO3气体缓慢通入到含有苯膦酸和有机溶剂混合液中，反应液的颜色逐渐由无色转变成黄色，在70°c 90°C水浴加热回流14 24h后，静置，反应液分成两相液体，上层为有机溶剂，下层为黄色粘稠的磺化苯膦酸粗产物，分液，回收有机溶剂，将下层所得粗产物溶于去离子水，用乙醚重复萃取，直到萃取后的乙醚PH接近7，以除去未反应的苯膦酸，水相为磺化苯膦酸粗品，备用；(2)向钴盐中加入无机酸溶液，使其溶解，溶液加入到步骤I制备的磺化苯膦酸粗品水溶液中，保持钴盐过量，混合反应液在45°C 65°C下加热、搅拌反应6 12h后,得到黄色悬浊液，离心，将上层清液移出，下层沉淀用蒸馏水洗涤以除去其中可溶性的酸，洗涤液分别用氯化钡溶液和硝酸银溶液不生成沉淀为止，得到浅黄色的粉末，60°C 90°C下烘干，得到纯磺化苯膦酸钴粉末。
6.根据权利要求5所述的制备磺化苯膦酸铁的简易方法，其特征在于步骤I所述的有机溶剂为1，2-二氯乙烷或四氯乙烷。
全文摘要
本发明一种制备磺化苯膦酸钴的简易方法，其特征在于苯膦酸与三氧化硫发生磺化反应得到含有硫酸杂质的磺化苯膦酸粗品，磺化苯膦酸粗品的水溶液中的硫酸杂质不需要除去，可直接加入钴盐发生反应，得到磺化苯膦酸钴产品。本发明利用硫酸钴可溶于水的特性，在制备磺化苯膦酸钴时，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钡和用阳离子交换树脂除去钡离子的过程。节省了大量的氯化钡，减少了硫酸钡废物排放。节省了利用阳离子交换树脂进行离子交换、盐酸活化离子交换树脂耗费大量时间的过程。
文档编号C07C69/12GK102993233SQ20121057442
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月26日 优先权日2012年12月26日
发明者李忠芳, 金磊, 刘国红, 王素文 申请人:山东理工大学