本发明涉及一种高效合成三氟碘甲烷方法。
背景技术：
三氟碘甲烷(cf3i)的温室效应潜值(gwp)＜5，臭氧损耗潜值(odp)为0，已被联合国列为第3代环保制冷剂的主要组元。除了可作为新型气体灭火剂和制冷剂外，在含氟中间体、半导体蚀刻、发泡剂等其它领域也有广泛的应用前景。
cf3i文献报道cf3i合成工艺众多，主要的方法有：
(1)全氟羧酸盐热解法：以cf3com(m＝ag，na，k，hg，pb，ba)和碘(i2)为原料，在强极性溶剂中加热分解制备cf3i，这也是最早被提出具有工业化和实用价值的合成方法，(j.am.chem.soc.1950(72)：584-587.3806-7，j.chem.soc.，1951(2)：584-587.)。其中以银盐的热解产率较高，但价格昂贵。paskovich等发现，钠盐或钾盐在二甲基甲酰胺(dmf)回流下，可提高cf3i产率到70％左右，(j.org.chem.，1967，32(3)：833-835.)。许华堂等以环丁砜替代dmf为溶剂，得到cf3i的产率为80％左右，(化学试剂，1989，11(2)：123.)。
(2)三氟甲烷碘化法：日本专利jp52068110报道以三氟甲烷(cf3h)和i2为原料，活性炭负载碱金属或碱土金属为催化剂制备cf3i。催化剂表现出较好的催化活性，由于反应温度高，催化剂积碳严重，寿命较短，并且产生的高聚物增加了循环利用未反应i2的难度。
(3)法国专利fr2794456中提出以五氟乙烷(c2f5h)和i2为原料的合成路线，该工艺具有和三氟甲烷碘化法类似的催化体系，原料气通过活性炭负载的碱金属或碱土金属催化剂床层可以得到cf3i。
综上所述，现有制备cf3i的方法存在原料价格昂贵、成本高，反应溶剂用量大，产物收率低、选择性差、原料利用率低等一系列问题。因此，找到一条操作简单，选择性高的cf3i合成路线至关重要。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种操作简单、产物选择性高的合成cf3i的方法。为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种高效合成cf3i的方法，cf3cooh蒸汽和碘蒸气，在催化剂作用下，反应生成三氟碘甲烷；
所述催化剂是以活性炭或石墨烯为载体负载1～10wt％kno3和2～7wt％rbno3的催化剂；cf3cooh蒸汽和碘蒸气的摩尔比为1：1～2：1；反应温度为450-550℃；反应时间为10-15min；cf3cooh蒸汽的流量为10-20ml/min。
催化剂合成为将kno3和rbno3溶解在水中，向其中加入活性炭或石墨烯，超声处理30min，静置过夜；过滤，将固体分离物在100℃下烘干5h，然后在高纯氮气气氛下500℃煅烧2h，制得催化剂。kno3和rbno3与水用量比为3-8g/500ml。
进一步地，在上述技术方案中，将得到的三氟碘甲烷依次通入第一收集器、第二收集器、碱洗罐、干燥器和吸附器，除去杂质和水份；第一收集器外利用循环水进行加热；碱洗罐的碱液为naoh溶液；干燥器中的干燥剂为硅胶；吸附器中的吸附剂为分子筛。
进一步地，在上述技术方案中，一级收集器外循环水的温度为70-80℃；碱洗罐中naoh溶液的浓度为0.1-5％；吸附器中吸附剂为5a分子筛。
进一步地，在上述技术方案中，利用冷阱对三氟碘甲烷进行接收。
进一步地，在上述技术方案中，收集三氟碘甲烷冷阱的温度为-70℃。
进一步地，在上述技术方案中，cf3cooh蒸汽是由温度为100℃的汽化器汽化产生；碘蒸气是由温度为200℃的碘蒸发器产生。
进一步地，在上述技术方案中，高效合成三氟碘甲烷方法，反应装置包括反应器，所述反应器入口连接cf3cooh汽化器和碘蒸发器；所述反应器出口依次连接第一收集器、第二收集器、碱洗罐、干燥器、吸附器，冷阱。
本发明所提供的高效合成cf3i方法是以活性炭或石墨烯为载体负载1～10wt％kno3和2～7wt％rbno3作为催化剂，使cf3cooh蒸汽和碘蒸气在高温反应器中发生化学反应而生成cf3i，然后依次通过naoh溶液，硅胶和分子筛来有效去除cf3i中的杂质和水分，由此合成的cf3i的产率高达90％，由于催化剂选用事宜，并且工艺步骤设计合理，不仅可以加快反应速率，提高产量，从而可以提高反应物的利用率，节约能源，有望实现工业化生产，从而满足当前的市场需求。
附图说明
图1为本发明提供的高效合成三氟碘甲烷方法的流程图。
具体实施案例
实施例1
1、合成催化剂：将3.0gkno3和5grbno3溶解在500ml水中，向其中加入100g活性炭，超声处理30min，静置过夜；过滤，将固体分离物在100℃下烘干5h，然后在高纯氮气气氛下500℃煅烧2h，制得催化剂。
2、合成cf3i
(1)cf3cooh蒸汽和碘蒸气按摩尔比1：1进入500℃反应器，反应器中装有100g催化剂，控制cf3cooh蒸汽的流量为20ml/min，cf3cooh和碘的反应时间为10min生成cf3i。
(2)使上述cf3i气体依次通入第一收集器、第二收集器、碱洗罐、干燥器和吸附器，除去h2o、co2、hf等杂质。一级收集器外利用80℃水进行循环；碱洗罐中的碱液为0.5％naoh溶液；干燥器中的干燥剂为硅胶；吸附器中的吸附剂为5a分子筛。最后通过-70℃的冷阱对cf3i溶液进行接收，cf3i的收率为84.6％。
实施例2
1、合成催化剂：将7.0gkno3和0.7grbno3溶解在500ml水中，向其中加入100g石墨烯，超声处理30min，静置过夜；过滤，将固体分离物在100℃下烘干5h，然后在高纯氮气气氛下500℃煅烧2h，制得催化剂。
2、合成cf3i
(1)cf3cooh蒸汽和碘蒸气按摩尔比2：1进入550℃反应器，反应器中装有100g催化剂，控制cf3cooh蒸汽的流量为20ml/min，cf3cooh和碘的反应时间为10min生成cf3i。
(2)使上述cf3i气体依次通入第一收集器、第二收集器、碱洗罐、干燥器和吸附器，除去h2o、co2、hf等杂质。一级收集器外利用80℃水进行循环；碱洗罐中的碱液为0.5％naoh溶液；干燥器中的干燥剂为硅胶；吸附器中的吸附剂为5a分子筛。最后通过-70℃的冷阱对cf3i溶液进行接收，cf3i的收率为90.7％。