苯磺酸钠的应用与研究

简述

苯磺酸钠是一种应用较为广泛的有机制品，主要用于合成新型农药杀虫磺，用于染料中间体、洗涤助剂以及铸造行业、化学工业和合成洗涤剂的料浆调理剂。该物质的优点在于能降低料浆粘度，提高料浆流动性，使喷粉便捷，能耗降低，提高含水洗衣粉的含水率2-4%，提高洗衣粉的抗结块性能，减少喷粉塔尾气细粉的损失量，减少污染，增加污染，增加产量等^[1]。常温常压下，苯磺酸钠可以稳定存在，常表现为白色结晶粉末，易溶于水，微溶于醇。

制备方法

苯磺酸钠可以苯为起始原料制备，具体工艺为苯经磺化，中和，结晶，洗涤得到目标产物。具体地，磺化是发烟硫酸进行磺化，磺化温度为100-110℃；中和是用质量浓度为20-40%的氢氧化钠溶液进行中和；结晶是将溶液加热蒸发至三分之一到二分之一容积时，将溶液温度降至4-8℃；洗涤是将滤渣用适量4-8℃的蒸馏水洗涤2-4次。该发明方法设计合理，可操作性强，适合工业化大生产，污染小，成本低，产品得率大，可以推广应用^[1]。

应用

太阳能电池领域，聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)常被用作p-i-n结构平面钙钛矿太阳能电池(PSCs)的空穴传输层。然而，由于PEDOT:PSS具有较高的电子亲和性和酸性，基于PEDOT:PSS空穴传输层的倒置PSCs存在开路电压不足和稳定性差的问题。利用苯磺酸钠(SBS)修饰PEDOT:PSS (SBS-PEDOT:PSS)层，可以在优化PEDOT:PSS表面形貌的同时实现与钙钛矿层之间的能级匹配^[2]。具体地，通过PEDOT:PSS溶液中加入浓度为3～15mg/mL的苯磺酸钠溶液得到苯磺酸钠改性PEDOT:PSS的薄膜能够改善PEDOT:PSS相应的性能(如减小表面粗糙度，提升导电性等)。修饰后的薄膜可以用作钙钛矿太阳能电池的空穴传输层，提升钙钛矿太阳能电池的开路电压，提升空穴传输速率，钝化钙钛矿层的缺陷，提高填充因子，提高钙钛矿太阳能电池短路电流和提高光电转化效率^[3]。

有关研究

工业有机磺酸废水中含有高浓度的无机盐和多种磺酸盐，对其有效处理和分离回收面临挑战。因此，易嘉惠等人^[4]采用等温溶解平衡法和湿固相法探究了苯磺酸钠(BSNa)-硫酸钠(Na₂SO₄)-水(H₂O)三元体系在273.15，283.15和313.15 K下的相平衡数据，并利用van't Hoff方程对其溶解过程的热力学进行了研究。相平衡研究表明，该体系在313.15 K时存在1个共饱和点、2个单变量曲线及由BSNa，Na₂SO₄及其共晶组成的3个结晶区。而在273.15和283.15 K下，该体系仅存在1个共饱和点、1条单变量曲线和2个结晶区，对应于Na₂SO₄·10H₂O及BSNa和Na₂SO₄·10H₂O的共晶，未见BSNa的结晶区和溶解度曲线，表明该体系在低温下分离更易得到纯盐，且在283.15 K下进行分离的能效比更高。热力学研究表明，在该三元体系中，Na₂SO₄的溶解是一个非自发的吸热熵增过程，焓变对溶解Gibbs自由能的影响较大。该研究为高浓度有机废水中BSNa和Na₂SO₄的分离和回收奠定了基础^[4]。

参考文献

[1]茅海强.一种苯磺酸钠的制备方法:CN201410569099.7[P].

[2]张聪,李蔚,王华昕,等.利用苯磺酸钠修饰的PEDOT:PSS增强钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性[C]//中国化工学会化工新材料专业委员会,苏州大学.2020第四届全国太阳能材料与太阳能电池学术研讨会摘要集.重庆大学光电子技术与系统教育部重点实验室;,2020:15.DOI:10.26914/c.cnkihy.2020.053117.

[3]臧志刚,李蔚,王华昕.一种苯磺酸钠改性PEDOT/PSS的薄膜及其制备方法和在太阳能电池中的应用:CN202010982341.9[P].

[4]易嘉惠,廖本仁,陈鹏,等.苯磺酸钠-硫酸钠-水三元体系相平衡及热力学特性[J].过程工程学报,2025,25(04):408-415.