[發(fā)明專(zhuān)利]一種三氟甲基磺酰氟電解槽中電解液成分的分析方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911386736.6
• 申請(qǐng)日: 2019-12-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111351780A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 耿謙;張明杰;商洪濤;張雷;徐海云;安園園;郝春輝;張帥
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中船重工（邯鄲）派瑞特種氣體有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01N21/73
• 分類(lèi)號(hào): G01N21/73;G01N24/08;G01N1/38
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專(zhuān)利中心 11120
• 代理人: 周蜜;仇蕾安

本發(fā)明涉及一種三氟甲基磺酰氟電解槽中電解液成分的分析方法，屬于電解槽分析技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所述方法基于核磁共振定量測(cè)量電解液中各成分的核磁共振氫譜和核磁共振氟譜，根據(jù)積分面積可以計(jì)算得到電解液中甲基磺酰氟、一氟甲基磺酰氟、二氟甲基磺酰氟、三氟甲基磺酰氟、氟化氫以及氟化鉀的相對(duì)百分含量，該方法操作簡(jiǎn)單，分析時(shí)間短，重現(xiàn)性好，檢測(cè)準(zhǔn)確性高，為電解槽高效生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)支撐，具有很大的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種三氟甲基磺酰氟電解槽中電解液成分的分析方法，屬于電解槽分析技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

三氟甲基磺酰氟(CF₃SO₂F)，作為重要的電解氟化產(chǎn)物，經(jīng)過(guò)化學(xué)轉(zhuǎn)化，制備含氟醫(yī)藥試劑三氟甲磺酸、三氟甲磺酸酐、三氟甲磺酸硅酯以及鋰電池電解質(zhì)雙(三氟甲基)磺酰亞胺鋰，反應(yīng)原理如下所示：

甲基磺酰氟的電化學(xué)氟化制備三氟甲基磺酰氟可能的過(guò)程如下：在電極表面氟離子與金屬鎳被氧化為氟化鎳，氟化鎳作為氟化劑將碳?xì)滏I轉(zhuǎn)化為碳氟鍵。甲基磺酰氟被氟化為一氟甲基磺酰氟(式1)；一氟甲基磺酰氟被氟化為二氟甲基磺酰氟(式2)；二氟甲基磺酰氟被氟化為三氟甲基磺酰氟(式3)，三氟甲基磺酰氟為氣體，從電解槽電解液中逸出被收集。

上述過(guò)程具有如下特點(diǎn)：(1)氟化過(guò)程是一個(gè)串聯(lián)過(guò)程，從理論上講，各種氟化產(chǎn)物都有可能存在；(2)一氟化最容易，三氟化最難；(3)在該過(guò)程中，實(shí)際能測(cè)試的僅有從氣相中冷凝的產(chǎn)物中冷凝得到的產(chǎn)物，此產(chǎn)物成分可以通過(guò)紅外光譜、氣相色譜進(jìn)行分析。重要的是：在電化學(xué)氟化過(guò)程中，電解液各組分含量與電解槽效率緊密相關(guān)，發(fā)展一種分析方法，檢測(cè)電解槽中各組分含量，進(jìn)而與電解槽工作時(shí)電流電壓綜合分析，發(fā)現(xiàn)電解過(guò)程內(nèi)在關(guān)系，為電解槽高效生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)支撐。但是目前沒(méi)有文獻(xiàn)與專(zhuān)利報(bào)道這方面的工作。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種三氟甲基磺酰氟電解槽中電解液成分的分析方法，該方法基于核磁共振定量測(cè)量電解液中各成分的核磁共振氫譜和核磁共振氟譜，根據(jù)積分面積可以計(jì)算得到電解液中甲基磺酰氟、一氟甲基磺酰氟、二氟甲基磺酰氟、三氟甲基磺酰氟、氟化氫以及氟化鉀的相對(duì)百分含量，該方法操作簡(jiǎn)單，分析時(shí)間短，重現(xiàn)性好，檢測(cè)準(zhǔn)確性高。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

一種三氟甲基磺酰氟電解槽中電解液成分的分析方法，所述方法步驟如下：

(1)采用不含鉀的碳酸鹽或碳酸氫鹽水溶液與電解槽中的電解液進(jìn)行中和，中和至pH＝7～10，得到混合溶液；

(2)采用ICP-OES(電感耦合等離子發(fā)射光譜儀)檢測(cè)混合溶液中的鉀離子含量；

采用核磁共振儀對(duì)添加氘代試劑后的混合溶液進(jìn)行核磁共振氫譜以及核磁共振氟譜的檢測(cè)；其中，核磁共振儀的檢測(cè)參數(shù)：共振頻率為377MHz，譜寬為200ppm，測(cè)試溫度23℃，弛豫延遲時(shí)間不少于6s，采樣累加次數(shù)不少于16次；

(3)根據(jù)核磁共振積分面積計(jì)算各組分摩爾量，再根據(jù)各組分的摩爾量計(jì)算各組分的相對(duì)質(zhì)量百分含量。

進(jìn)一步地，不含鉀的碳酸鹽或碳酸氫鹽水溶液優(yōu)選碳酸鈉水溶液或碳酸氫鈉水溶液。

進(jìn)一步地，所述氘代試劑為水、重水、氘代甲醇、氘代乙腈、氘仿或氘代二甲基亞砜。

進(jìn)一步地，所述弛豫延遲時(shí)間優(yōu)選10s～20s。

進(jìn)一步地，所述方法檢測(cè)的電解液組成成分包含甲基磺酰氟、一氟甲基磺酰氟、二氟甲基磺酰氟、三氟甲基磺酰氟、氟化氫和氟化鉀，添加氘代試劑后的混合溶液中，上述各成分總的檢測(cè)濃度為10mg/mL～20mg/mL。

有益效果：