一种三氯化铱的控制还原制备方法与流程

本发明属于还原技术领域，具体涉及一种三氯化铱的控制还原制备方法。

背景技术：

铱的氯化物是铱的常见的化合物，常作为合成其它铱化合物及制备含铱催化剂的初始原料。含铱化合物和催化剂广泛应用于石油化工和有机合成、加氢催化剂、聚合催化剂等领域。例如，水合三氯化铱作为合成铱配合物的基础原料，对磷光材料的发展起着重要的作用。

铱的熔点很高(2440℃)，在2100℃时仍能保持低的氧渗透率，在2280℃下不与碳起反应，并能有效阻止碳的扩散，是最有希望的一种抗氧化涂层材料；且铱在高温下的耐腐蚀和抗氧化性能优异，常作为保护膜层用于一些要求高温耐腐蚀的环境，像涡轮发动机的高温结构表面，在航空、航天、航海等高技术领域具有广泛的应用。目前工业上开始使用三氯化铱代替氯铱酸做电镀液，原因是三氯化铱更易被氧化，在电极表面形成的铱膜更加致密。

传统的制备三氯化铱的方法是将粉末铱或Ir(OH)₄放在石英管中，通入不含氧但混有少量一氧化碳的氯气，加热至600℃或者用直接的太阳光或炽热镁条的明亮光照15min左右，得到纯的IrCl₃，但此方法得到的IrCl₃不溶于水、酸、碱，不便在工业中广泛应用。

技术实现要素：

针对现有三氯化铱制备方法的不足，本发明提供了一种三氯化铱的控制还原制备方法，其特征在于，将四价铱氯化物和还原剂按照一定比例加入到置于恒温水浴设备中的三口烧瓶内，在磁力搅拌条件下，恒温还原2～10小时，至溶液中四价铱全部转换为三价，然后将得到的三价铱溶液进行浓缩至溶液中铱含量为2mol/L，最后浓缩溶液在90℃下进行结晶，得到三氯化铱晶体。

其中，四价铱氯化物与还原剂质量比为10:1。

所述还原剂由酸类还原剂、醇类还原剂和肼类还原剂组成。

所述酸类还原剂为抗坏血酸、醋酸中的一种，占还原剂总质量的50～75％；所述醇类还原剂为甲醇、丙醇、聚乙二醇中的一种或一种以上，共占还原剂总质量的15～30％；所述肼类还原剂为盐酸肼、水合肼，硫酸肼中的一种或一种以上，共占还原剂总质量的10～20％。

所述的还原温度是75～100℃。

所述的三口烧瓶上安装冷凝回流装置，减少还原剂的挥发，确保体系的稳定。

本发明的优点在于：

(1)反应过程无不可去除试剂的添加，避免其他金属杂质的引入，产品纯度高；

(2)通过控制还原剂的加入量及冷凝回流装置回流的液体体积来控制还原反应进行的程度，可以减少溶剂及还原剂的挥发，保持还原体系的稳定；

(3)方法简单，流程短，还原过程充分可控，含量稳定可控，可保证四价铱完全还原为三价。

附图说明

图1为水合三氯化铱的全元素扫描图；

图2是水合三氯化铱的XPS光谱图。

具体实施方式

本发明提供了一种三氯化铱的控制还原制备方法，下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

氯铱酸还原为三氯化铱的操作步骤如下：

第1步，还原：向置于恒温水浴设备中的三口烧瓶内加入氯铱酸100克，还原剂丙醇2g，盐酸肼1.5g，抗坏血酸6.5g，控制恒温水浴设备中的温度在75～100℃，打开磁力搅拌系统，进行恒温搅拌，恒温还原3小时至溶液中四价铱全部转换为三价；

第2步，浓缩：将得到的三价铱水溶液进行浓缩，蒸馏出过量的水，得到三价铱浓缩液，浓缩后三氯化铱水溶液中铱含量为2mol/L；

第3步，结晶：将浓缩后的三价铱溶液置于结晶皿中，在90℃下进行结晶，结晶时间2小时，得到三氯化铱结晶62.5g,成品率97.16％，铱含量54.4％。

对得到的三氯化铱进行了X射线光电子能谱分析，其结果如图1所示，从图中可以看到Ir、Cl、O、C的谱峰，其中Cl元素与Ir元素的谱峰较为明显，Ir的4f7/2特征谱线，试样中Ir的结合能为62.78ev，表明试样中铱是以Ir³⁺的形式存在的，符合铱从原料中的+4价还原到+3价的过程。由于样品表面某种原子射出的光电子强度是与样品中的该元素的含量成线性关系的，因此使用XPS(图2)对元素含量进行半定量分析可知氯元素与铱元素的含量之比为3:1，认为此种化合物中元素铱是以Ir³⁺形式存在。