一种低成本合成碘化甲脒的方法

本发明属于钙钛矿光伏器件的活性材料碘化甲脒的合成，具体涉及一种用稀硫酸和碘盐低成本合成碘化甲脒的方法。

背景技术：

1、碘化甲脒作为钙钛矿太阳能电池中光吸收层的重要活性材料，在钙钛矿光伏器件等相关领域发挥着至关重要的作用。在现有的工业化生产碘化甲脒的方法中均需要氢碘酸作为原料，不仅合成成本较高，而且大量使用强腐蚀性的氢碘酸伴随着一定的安全隐患和环保压力，并且用氢碘酸作原料合成碘化甲脒后，需要使用大量乙醚作清洗剂来提纯碘化甲脒，乙醚的大量使用不仅增加了经济、时间、人力成本，而且对实验人员的身体健康有一定的损害，对生态坏境也有一定的污染。因此，发明一种低成本原料替代氢碘酸合成碘化甲脒，并减少清洗剂乙醚使用的方法，对工业化大规模、安全、绿色、低成本生产碘化甲脒具有重要意义。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供了一种用稀硫酸和碘盐替代氢碘酸作原料合成碘化甲脒的方法。该发明方法中使用的稀硫酸和碘盐相比于传统方法中使用的氢碘酸，成本更加低廉，操作更加安全。并且，用该方法合成的碘化甲脒避免了清洗剂乙醚的使用，进一步降低了合成碘化甲脒的成本。

2、为解决上述问题，本发明采用的技术方案由下述步骤组成：

3、(1)硫酸甲脒的合成

4、将稀硫酸缓慢滴加到醋酸甲脒水溶液中，室温下搅拌2～4小时，反应结束后，蒸馏除去溶剂，用蒸馏水和乙醇重结晶得到白色沉淀，抽滤，干燥，得到白色固体硫酸甲脒。反应方程式如下：

5、

6、该步骤中用醋酸甲脒和稀硫酸反应生成硫酸甲脒和醋酸，稀硫酸为强酸，醋酸是弱酸，所以该反应正向进行彻底。生成的硫酸甲脒不溶于乙醇，溶于水，因此用水作良溶剂，乙醇作不良溶剂，进行重结晶，得到纯化的硫酸甲脒。

7、(2)碘化甲脒的合成

8、将步骤(1)得到的硫酸甲脒、碘盐加入水中，通氮气除去溶液中的氧气，防止碘盐中的碘离子被空气中的氧气氧化为碘单质。除氧结束后，在氮气氛围下-20～60℃反应1～10小时，除去溶剂，得到碘化甲脒粗产物；将碘化甲脒粗产物溶解在乙醇中，过滤除去不溶的硫酸甲脒和硫酸盐，旋干滤液，得到纯化的碘化甲脒。反应方程式如下：

9、

10、上述步骤(1)中，优选所述醋酸甲脒和稀硫酸的物质的量之比为2:1。

11、上述步骤(1)中，优选所述干燥的温度为60～80℃、时间为24小时。

12、上述步骤(2)中，所述碘盐为碘化钠、碘化钾中任意一种。

13、上述步骤(2)中，优选所述硫酸甲脒和碘盐的物质的量之比为1～2:2。控制该比例的目的是为了使碘盐反应完全。

14、上述步骤(2)中，优选在氮气氛围下0～40℃反应1～5小时。

15、本发明的有益效果如下：

16、本发明用稀硫酸和碘盐替代氢碘酸合成碘化甲脒的方法，不仅节省了原料成本，更绿色环保，降低了合成过程中的安全隐患；同时避免了使用乙醚作为清洗剂，进一步节省了生产、人工以及时间成本。本发明合成方法简单、安全、经济，适合大规模工业化生产。

技术特征：

1.一种低成本合成碘化甲脒的方法，其特征在于该方法由下述步骤组成：

2.根据权利要求1所述的低成本合成碘化甲脒的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述醋酸甲脒和稀硫酸的物质的量之比为2:1。

3.根据权利要求1所述的低成本合成碘化甲脒的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述干燥的温度为60～80℃、时间为24小时。

4.根据权利要求1所述的低成本合成碘化甲脒的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述碘盐为碘化钠、碘化钾中任意一种。

5.根据权利要求1或4所述的低成本合成碘化甲脒的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述硫酸甲脒和碘盐的物质的量之比为1～2:2。

6.根据权利要求5所述的低成本合成碘化甲脒的方法，其特征在于：步骤(2)中，在氮气氛围下0～40℃反应1～5小时。

技术总结
本发明公开了一种低成本合成碘化甲脒的方法，该方法先通过稀硫酸和醋酸甲脒反应生成硫酸甲脒，然后将硫酸甲脒和碘盐反应得到碘化甲脒。相比较于氢碘酸作原料合成碘化甲脒，本发明方法所用的原料稀硫酸和碘盐廉价易得，实验操作也更加安全，并且本发明方法无需用乙醚作为清洗剂，进一步降低了合成成本，适合在大规模工业化生产中使用。

技术研发人员：张伟,孔佳繁,曹睿
受保护的技术使用者：陕西师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14