一种钛酸异丙酯的电化学合成方法
【专利摘要】本发明涉及一种钛酸异丙酯的电化学合成方法，属于钛酸酯技术领域。步骤：第1步，钛金属作为材料，制备出阴极和阳极，安装于电解池中；第2步，以异丙醇作为溶剂，配制出四丙基溴化铵的异丙醇溶液，加入至电解池中，并在惰性气体条件下，通入电流进行反应；第3步，反应结束后，对反应液进行过滤，将滤液减压蒸馏，蒸出异丙醇后得到钛酸异丙酯。本发明提供的电化学合成钛酸异丙酯的方法，具有反应收率高、产物纯度高的优点。
【专利说明】
一种钛酸异丙酯的电化学合成方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种钛酸异丙酯的电化学合成方法，属于钛酸酯技术领域。
【背景技术】
[0002] 钛酸异丙酯（英文名：Titanium tetraisopropanolate)别称为四异丙基钛酸酯、 四异丙氧基钛、钛酸四异丙酮、四异丙醇钛。化学式为C12H 2804Ti，是分子量为284.22的化合 物。主要用于有机合成中的酯交换反应和缩合反应的催化剂。
[0003] 传统的化学合成方法是将TiC14与异丙醇进行交换反应，此方法原材料成本高，产 率低，一般在60%左右，而且纯度不易达到要求，后续步骤分离提纯麻烦。
[0004] 电化学合成又称电解合成，是利用电解手段在电极表面进行电极反应从而生成新 物质的一种绿色合成技术与化学合成相比，电化学合成的主要优点如下：（1)电化学合成反 应无需有毒或有危险的氧化剂和还原剂"电子"本身就是清洁的反应试剂。因此，在反应体 系中除原料和生成物外，通常不含有其他反应试剂，故合成产物易分离，易精制，产品纯度 高，副产物少，可大幅度降低环境污染。（2)电化学合成通常在常温、常压下进行，反应条件 温和，能耗低，设备造价低。（3)在反应体系中，电子转移和化学反应这两个过程可同时进 行。因此，与化学法相比，能缩短合成工艺，减少设备投资，缓解环境污染。（4)在电化学合成 过程中，可通过改变电极电位合成不同的有产品，同时也可通过控制电极电位，使反应按预 定的目标进行，从而获得高纯度的产物，较高的收率及选择性。
[0005] 因此通过电化学方法合成钛酸异丙酯有可能成为一种更可靠的合成路线。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是:提供一种钛酸异丙酯的电化学合成方法，选用钛金属做阴、阳两 极，通过特征阳极法，选用四丙基溴化铵作为导电盐，通过使钛金属阳极溶解，阴极发生还 原反应来制备fe异丙醋。
[0007] 技术方案是： 一种钛酸异丙酯的电化学合成方法，包括如下步骤： 第1步，钛金属作为材料，制备出阴极和阳极，安装于电解池中； 第2步，以异丙醇作为溶剂，配制出四丙基溴化铵的异丙醇溶液，加入至电解池中，并在 惰性气体条件下，通入电流进行反应； 第3步，反应结束后，对反应液进行过滤，将滤液减压蒸馏，蒸出异丙醇后得到钛酸异丙 酯。
[0008] 所述的第1步中，阴极和阳极在使用前，需要经过表面打磨、除油和活化处理。
[0009] 所述的活化处理是指通过双氧水和氢氟酸的混合溶液对阴极和阳极的表面处理。 [0010]所述的第2步中，四丙基溴化铵的异丙醇溶液的浓度是0.50mol/L。
[0011]所述的第2步中，惰性气体选自氮气或者氦气。
[0012] 所述的第2步中，通电反应的电流强度范围是100~500A/m2;反应温度50~60°C ; 反应时间1~3h。
[0013]所述的第3步中，减压蒸馏的温度控制在40~70°C。
[0014] 所述的第2步中，反应过程中，还需要在电解池中加入沸石；蒸馏结束后再滤出固 体物。
[0015] 所述的沸石是指红辉沸石;所述的沸石是经过改性处理，改性方法是：将80~100 目之间的红辉沸石用10%的NH4C1溶液80°C下浸煮12h，用2mol/L的HC1溶液浸泡3天，水洗至 无 Cr，120°C烘干，再按照固液重量比1:5于浓磷酸浸泡7天，100°C下烘干，移至瓷坩埚在微 波炉加热1 Omin，取出冷却后用水洗涤，再在120 °C烘干，得到改性沸石。
[0016] 有益效果 本发明提供的电化学合成钛酸异丙酯的方法，具有反应收率高、产物纯度高的优点。
【具体实施方式】 [0017] 实施例！ 钛酸异丙酯的电化学合成方法，包括如下步骤： 第1步，钛金属作为材料，制备出阴极和阳极，再经过表面打磨、除油和活化处理;安装 于电解池中；活化可以采用常规的使钛金属表面活化的方法，本实施例中是采用1%氢氟酸 溶液和20%的过氧化氢溶液按照1:3混合后，将电极浸泡1小时； 第2步，以异丙醇作为溶剂，配制出0.50mol/L的四丙基溴化铵的异丙醇溶液，加入至电 解池中，并在氮气条件下，通入电流进行反应，通电反应的电流强度范围是ΙΟΟΑ/m2;反应温 度50°C，反应时间lh; 第3步，反应结束后，对反应液进行过滤，将滤液55 °C下减压蒸馏，蒸出异丙醇后得到钛 酸异丙酯。
[0018] 实施例2 钛酸异丙酯的电化学合成方法，包括如下步骤： 第1步，钛金属作为材料，制备出阴极和阳极，再经过表面打磨、除油和活化处理;安装 于电解池中；活化可以采用常规的使钛金属表面活化的方法，本实施例中是采用1%氢氟酸 溶液和20%的过氧化氢溶液按照1:3混合后，将电极浸泡1小时； 第2步，以异丙醇作为溶剂，配制出0.50mol/L的四丙基溴化铵的异丙醇溶液，加入至电 解池中，并在氮气条件下，通入电流进行反应，通电反应的电流强度范围500A/m2;反应温度 60°(：，反应时间211 ; 第3步，反应结束后，对反应液进行过滤，将滤液55 °C下减压蒸馏，蒸出异丙醇后得到钛 酸异丙酯。
[0019] 实施例3 钛酸异丙酯的电化学合成方法，包括如下步骤： 第1步，钛金属作为材料，制备出阴极和阳极，再经过表面打磨、除油和活化处理;安装 于电解池中；活化可以采用常规的使钛金属表面活化的方法，本实施例中是采用1%氢氟酸 溶液和20%的过氧化氢溶液按照1:3混合后，将电极浸泡1小时； 第2步，以异丙醇作为溶剂，配制出0.50mol/L的四丙基溴化铵的异丙醇溶液，加入至电 解池中，并在氮气条件下，通入电流进行反应，通电反应的电流强度范围是200A/m2;反应温 度55°C，反应时间2h; 第3步，反应结束后，对反应液进行过滤，将滤液55 °C下减压蒸馏，蒸出异丙醇后得到钛 酸异丙酯。
[0020] 实施例4 与实施例3的区别在于，所述的第2步中，反应过程中，还需要在电解池中加入粒度在80 ~100目之间的红辉沸石，红辉沸石的重量是异丙醇溶液重量的1/20。
[0021] 第1步，钛金属作为材料，制备出阴极和阳极，再经过表面打磨、除油和活化处理； 安装于电解池中；活化可以采用常规的使钛金属表面活化的方法，本实施例中是采用1%氢 氟酸溶液和20%的过氧化氢溶液按照1:3混合后，将电极浸泡1小时； 第2步，以异丙醇作为溶剂，配制出0.50mol/L的四丙基溴化铵的异丙醇溶液，加入至电 解池中，再加入异丙醇重量1/20的80~100目红辉沸石，并在氮气条件下，通入电流进行反 应，通电反应的电流强度范围是200A/m 2;反应温度55°C，反应时间2h; 第3步，反应结束后，对反应液进行过滤，将滤液55°C下减压蒸馏，蒸出异丙醇后再滤出 固体物得到钛酸异丙酯。
[0022] 实施例5 与实施例4的区别在于:所述的红辉沸石经过改性处理，改性方法是将80~100目之间 的红辉沸石用10%的NH4C1溶液80°C下浸煮12h，用2mol/L的HC1溶液浸泡3天，水洗至无 C1-， 120°C烘干，再按照固液重量比1:5于浓磷酸（16.03mol/L)浸泡7天，100°C下烘干，移至瓷坩 埚在微波炉(220V，2450MHz)中火加热lOmin，取出冷却后用水洗涤，再在120°C烘干，得到改 性沸石。
[0023]第1步，钛金属作为材料，制备出阴极和阳极，再经过表面打磨、除油和活化处理； 安装于电解池中；活化可以采用常规的使钛金属表面活化的方法，本实施例中是采用1%氢 氟酸溶液和20%的过氧化氢溶液按照1:3混合后，将电极浸泡1小时； 第2步，以异丙醇作为溶剂，配制出0.50mol/L的四丙基溴化铵的异丙醇溶液，加入至电 解池中，再加入异丙醇重量1/20的80~100目改性沸石，并在氮气条件下，通入电流进行反 应，通电反应的电流强度范围是200A/m 2;反应温度55°C，反应时间2h; 第3步，反应结束后，对反应液进行过滤，将滤液55°C下减压蒸馏，蒸出异丙醇后再滤出 固体物得到钛酸异丙酯。
[0024]以上实施例制备得到钛酸异丙酯的收率和纯度如下所示：
从上表中可以看出，本发明的工艺具有合成收率高、产物纯度好的优点;通过加入沸石 之后，可以避免四丙基溴化铵在加热分解出的杂质在蒸馏过程中留存于钛酸异丙酯中，可 以提高产物纯度。
【主权项】
1. 一种钛酸异丙酯的电化学合成方法，其特征在于，包括如下步骤： 第1步，钛金属作为材料，制备出阴极和阳极，安装于电解池中； 第2步，以异丙醇作为溶剂，配制出四丙基溴化铵的异丙醇溶液，加入至电解池中，并在 惰性气体条件下，通入电流进行反应； 第3步，反应结束后，对反应液进行过滤，将滤液减压蒸馏，蒸出异丙醇后得到钛酸异丙 酯。2. 根据权利要求1所述的钛酸异丙酯的电化学合成方法，其特征在于:所述的第1步中， 阴极和阳极在使用前，需要经过表面打磨、除油和活化处理。3. 根据权利要求2所述的钛酸异丙酯的电化学合成方法，其特征在于:所述的活化处理 是指通过双氧水和氢氟酸的混合溶液对阴极和阳极的表面处理。4. 根据权利要求1所述的钛酸异丙酯的电化学合成方法，其特征在于:所述的第2步中， 四丙基溴化铵的异丙醇溶液的浓度是0.50mol/L。5. 根据权利要求1所述的钛酸异丙酯的电化学合成方法，其特征在于:所述的第2步中， 惰性气体选自氮气或者氦气。6. 根据权利要求1所述的钛酸异丙酯的电化学合成方法，其特征在于:所述的第2步中， 通电反应的电流强度范围是100~500A/m 2;反应温度50~60°C;反应时间1~3h。7. 根据权利要求1所述的钛酸异丙酯的电化学合成方法，其特征在于:所述的第3步中， 减压蒸馏的温度控制在40~70 °C。8. 根据权利要求1所述的钛酸异丙酯的电化学合成方法，其特征在于:所述的第2步中， 反应过程中，还需要在电解池中加入沸石;蒸馏结束后再滤出固体物。9. 根据权利要求8所述的钛酸异丙酯的电化学合成方法，其特征在于:所述的沸石是指 红辉沸石;所述的沸石是经过改性处理，改性方法是:将80~100目之间的红辉沸石用10%的 NH4C1溶液80 °C下浸煮12h，用2mo 1/L的HC1溶液浸泡3天，水洗至无 Cr，120 °C烘干，再按照固 液重量比1:5于浓磷酸浸泡7天，100°C下烘干，移至瓷坩埚在微波炉加热lOmin，取出冷却后 用水洗涤，再在120°C烘干，得到改性沸石。
【文档编号】C07F7/28GK105970248SQ201610306267
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月10日
【发明人】孟红琳
【申请人】孟红琳