[发明专利]一种四乙基四氟硼酸铵的简便制备方法

说明书

本发明公开了一种电子电源用电解质盐—四乙基四氟硼酸铵的制备方法，采用市售四乙基氯化铵和四氟硼酸钠作为合成原料，以水为溶剂，按照四乙基氯化铵：氟硼酸钠＝0.2‑1:1的摩尔比投料，搅拌反应后收集固体，得到四乙基四氟硼酸铵粗品；将所得粗品于室温下用少量水剧烈搅拌分散10‑60分钟，过滤；然后将滤得的固体用‑10℃‑0℃的乙醇洗涤，干燥后，得到四乙基四氟硼酸铵。本发明投料后直接过滤可获得产品粗品，经一步简单提纯可得到高纯品，步骤简单，生产周期短，产率高，纯度高，整个过程中所用有机溶剂仅为少量洗涤用乙醇，不污染环境，对设备要求极低，合成过程中无需真空、防腐蚀、加热，能耗与成本均显著降低。

技术领域

本发明属于化学合成技术领域，具体涉及一种电子电源用电解质盐—四乙基四氟硼酸铵的制备方法。

背景技术

四乙基四氟硼酸铵((C₂H₅)₄N＝BF₄^-)常用作有机系超级电容器的电解质盐，传统方法常采用季铵碱或季铵盐为原料与氟硼酸反应制备四乙基四氟硼酸铵。然而，采用季铵碱为原料时，产物中常常会带有很多钾、钠等金属离子，影响产品的纯度；采用季铵盐为原料时，存在着反应温度高、溶液毒性大、由于有机溶剂难回收造成的成本高以及环境污染等问题。

专利文献CN1768979A公开了一种利用氟硼酸和四乙基卤化铵盐合成四乙基四氟硼酸铵的方法，氟硼酸和四乙基卤化铵于10-50℃和醇类有机溶剂存在下进行交换反应，于30-90℃、减压脱卤化氢后得到产物，经重结晶和低温减压干燥，可得到高纯合格的四乙基四氟硼酸铵，然而该方法存在加热与减压耗时长、能耗高，副产物卤化氢高腐蚀，对设备要求高，且容易污染环境等问题。

专利文献CN105017031A公开了一种利用氟硼酸钾和四乙基卤化铵合成四乙基四氟硼酸铵的方法，氟硼酸钾和四乙基卤化铵在有机溶剂中反应，副产物氟硼酸钾不溶于有机溶剂并析出。滤除氟硼酸钾后，对滤液低温冷冻析出高纯四乙基四氟硼酸铵。然而，该方法制备一次总需时16-26小时，生产周期过长，且需长期搅拌和大量使用有机溶剂，环境污染严重。

发明内容

针对以上存在的技术问题，本发明提供一种四乙基四氟硼酸铵的简便制备方法，以氟硼酸钠和四乙基氯化铵为原料、以水为溶剂制备四乙基四氟硼酸铵，该方法环境友好，合成过程中无需真空、防腐蚀、加热等措施，对设备要求极低，生产周期非常短，生产周期可控制在一小时内，有机溶剂方面仅需少量可反复使用的乙醇，可大大提高生产效率和降低生产成本，且对环境友好。

发明人在实验室尝试研究使用水作溶剂的合成可行性时，原定在搅拌下将氟硼酸溶液滴入四乙基氯化铵溶液中。实际操作时误将氟硼酸钠水溶液当做氟硼酸水溶液滴入，结果发现，上述溶液中有固体析出，而正常操作时直至减压浓缩前均无沉淀出现。收集沉淀，表征发现沉淀主要成分为四乙基四氟硼酸铵目标产物。该实验表明，尽管四乙基四氟硼酸铵易溶于水，但具备用四乙基氯化铵和氟硼酸钠来进行制备的可能。

本发明提供的技术方案具体如下：

一种四乙基四氟硼酸铵的简便制备方法，包括以下步骤：

(1)在10～60℃、搅拌条件下，将四乙基氯化铵水溶液逐滴缓慢滴入氟硼酸钠水溶液中，待四乙基氯化铵和氟硼酸钠的摩尔比达到0.2-1:1后停止滴加，继续搅拌反应5-60分钟，然后收集固体粗品；

(2)将所得粗品于室温下用少量水剧烈搅拌分散10-60分钟，过滤；然后将滤得的固体用-10℃-0℃的乙醇洗涤，干燥后，得到四乙基四氟硼酸铵，检测纯度大于99.95％，氯离子含量低于90ppm，钠离子含量低于100ppm。

四乙基氯化铵水溶液的浓度为2-7mol/L；氟硼酸钠水溶液的浓度为2-7mol/L。优选地，四乙基氯化铵和氟硼酸钠的摩尔比为0.85:1。