氯化镨

2020/10/21 8:45:43

【概述】

无水氯化镨(PrCl3)是镨的一种重要化合物,其作为有机合成、融盐电解制备金属镨和镨合金的主要原料。[1]

【理化性质】

氯化镨蓝绿色粉末,易吸湿,可溶于水、乙醇。六方结构,a=7.422A·,c=4.275A·。

性状:绿色粒状结晶物

密度(g/mL,25/4℃): 4.02

相对蒸汽密度(g/mL,空气=1): 无可用

熔点(ºC):786

沸点(ºC,常压):1700

沸点(ºC,5.2kPa): 无可用

折射率: 无可用

闪点(ºC): 1700

【制备方法】

1含水氯化物装在硬质玻璃管中的石英舟中,用减压装置(维持水银柱高25cm)以1cm3/秒的速度通入纯净、干燥的HCl气体,在70℃温度下维持3h,逐步升温到160℃,维持1~2h,然后慢慢升温到250℃,趁热打开炉子转移石英管到保干器(浓硫酸做干燥剂)里,冷却后,产物转移到热的、干燥的试剂瓶中,迅速密封即可。

2按化学计量关系称取反应物,反应物装在悬于电炉中的石英管(d=13~25mm,l=7~25cm)中,选择的电炉应能使样品管各个部位的温度尽可能一致。反应管入口与蒸馏烧瓶的侧口相连(蒸馏烧瓶连有聚四氟乙烯管子),出口与冷凝接收器(连有聚乙烯管子)相连,每做一次实验后聚乙烯管都需要更换,而聚四氟乙烯管不会受反应的影响(装置如图Ⅲ2所示)。

以0.22~0.27g/(min·cm)的速度从样品管滴加CCl4到蒸馏烧瓶中。通过蒸馏烧瓶上的聚四氟乙烯管上的螺旋夹子调控CCl4的流速。用电热罩维持蒸馏烧瓶的温度在100℃,用电热带维持预热部分(连接蒸馏烧瓶与反应管的侧管部分)的温度在120℃。

按以下要求控制反应炉温度:500℃ 6h,550℃ 15h,600~650℃ 8h。反应完成后,通过惰性气体入口充入Ar或者其他惰性气体。断开反应管,配上活塞,连接真空系统,抽真空,密封保存。[2]

【产品鉴定】

以 PrCl3·6H2O 为原料,将其溶解在蒸馏水中配制成Pr3+浓度为0.05 mol/L 的溶液,利用超声雾化器将氯化镨溶液雾化为颗粒粒径约为3 μm 的气溶胶,由载气送入温度恒定的管式高温热解炉中,分别在600、700、800、900、1000 和1100 ℃ 研究了氯化镨的高温热解反应。利用X 射线衍射技术分析了氯化镨气溶胶在600 ~ 1100 ℃ 热解产物的物相组成,结果如图 所示。600 ℃ 时氯化镨气溶胶的热解产物的衍射峰分布与ICSD 数据库中的PDF 卡片72-2211 和85-0948相吻合,即热解产物的物相组成为Pr(OH)Cl 和Pr℃l;当热解温度为700 ~ 1000 ℃ 时,热解产物的衍射峰分布与ICSD 数据库中的PDF 卡片72-2211、85-0948 和75-0152 相对应,即热解产物由Pr(OH)2Cl、Pr℃l 和PrO2 三种物相组成;当温度升高至1100 ℃ 时,热解产物的衍射峰分布与ICSD 数据库中的PDF 卡片75-0152 和72-2211 相对应,即热解产物由PrO2 和Pr(OH)2Cl 组成。气溶胶在600 ℃ 的热解产物主要为Pr(OH)2Cl和少量的Pr℃l;当热解温度为700 ℃ 时热解产物中的主要物相为Pr(OH)2Cl,同时产物中Pr℃l 的含量增加,并有少量的PrO2 相生成;当热解温度为800 ℃ 时,热解产物中的主要物相为Pr℃l,同时有少量的Pr(OH)2Cl 和PrO2 相;热解温度为900 ℃时,热解产物中PrO2 相增多,产物中的主要物相为Pr℃l 和PrO2,同时还有少量的Pr(OH)2Cl;当热解度为1000 ℃ 时,热解产物中的主要物相为PrO2,热解产物中依然有少量的Pr(OH)2Cl 和Pr℃l 相;热解温度为1100℃ 时,热解产物主要为PrO2 相,同时还有少量Pr(OH)2Cl 相。由此可见,随着热解温度的升高,在600 ~ 900℃ 时,热解产物中的Pr(OH)2Cl 逐渐转化为Pr℃l,仅有少量的Pr℃l转化为PrO2;在1000 ~ 1100 ℃ 时,热解产物中的Pr℃l 转化为PrO2,值得注意的是在1100 ℃ 时,热解产物中存在着Pr(OH)2Cl 但没有Pr℃l,这说明Pr(OH)2Cl 热解生成的Pr℃l 已全部转化为PrO2,但是Pr(OH)2Cl 却未完全热解。[1]

图. PrCl3 气溶胶分别在不同温度热解产物的XRD 图:(a) 600 ℃, (b) 700 ℃, (c) 800 ℃, (d) 900 ℃, (e) 1000 ℃, (f) 1100 ℃。

【应用及发展前景】

1. 用作实验用试剂。

2. 用作石油催化剂,也可用于生产金属镨。[2]

【参考资料】

[1]薛首峰,吴文远,边雪.氯化镨气溶胶的高温热解机理研究[J/OL].稀有金属:1-12[2018-05-25].https://doi.org/10.13373/j.cnki.cjrm.XY17050021.

[2]物竞化学品数据库

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