[发明专利]一种利用电渗析技术制备四乙基四氟硼酸铵的方法

说明书

本发明公开了一种利用电渗析技术制备四乙基四氟硼酸铵的方法，所述方法在由阳离子交换膜、阴离子交换膜、阳离子交换膜、阴离子交换膜、阳离子交换膜依次间隔排列构成四隔室结构的电渗析装置中进行，所述隔室中，靠近阳极的为1室，然后依次为2、3、4室；所述方法为：向2室和4室中分别通入四乙基卤化铵盐水溶液和四氟硼酸水溶液，1室和3室中分别通入纯水，极液室中加入质量浓度为0.1％的硫酸溶液，进行电渗析处理，待电流低于0.2A或者测得2室或4室中的液体电导率低于300μS·cm^‑1时，取出3室中的液体，蒸发浓缩过滤，滤饼烘干得到四乙基四氟硼酸铵。本发明所述的方法具有高收率、高电流效率、低能耗的特点，产品纯度高，氯离子含量低于800ppm。

(一)技术领域

本发明涉及一种利用电渗析技术制备四乙基四氟硼酸铵的方法。

(二)背景技术

超级电容器是一种新型储能器件，发展于二十世纪七八十年代。超级电容器的优点有充放电效率高(90％～95％)，循环寿命超长(几万次至十几万次，远高于蓄电池)，适用温度范围宽(可在-40～70℃)。因具有这些独特的性能，超级电容器被广泛应用于电动汽车，太阳能光伏发电系统，风能发电系统，移动通信以及微电网等方向。超级电容器作为一种高效的储能设备，在能源危机问题的解决上发挥着不可估量的作用。

超级电容器通常由高比表面积的多孔电极材料、集流体、多孔电池隔膜以及电解质构成。而电解质是超级电容器的核心部件之一。电解质按其状态主要可以分为液态电解质、固态/准固态电解质和氧化还原电解质，其中因较宽的电化学窗口(一般在2.5～2.8V)，有机液体电解质目前广泛用于商业应用。有机电解质通常由有机溶剂以及电解质盐构成。而商业超级电容器电解质盐中，四乙基四氟硼酸铵(Et₄NBF₄)应用最为普遍。

四乙基四氟硼酸铵是一种白色至类白色晶体，密度小，熔点高，粘度低，稳定且电导性良好[18]。因为以上优点，Et₄NBF₄不仅可以用作超级电容器和锂离子电池的支持电解质，而且还可以用于电化学实验分析和医药中间体。

目前国内外四氟硼酸季铵盐的传统制备方法有：

(1)中和法。采用季铵碱与氟硼酸直接中和虽然收率较高，然而反应中释放的大量热量，存在一定的安全问题。此外，季铵碱大多通过季铵卤化盐离子交换得到，因此避免不了钠、钾、铁等杂质进入产品，增加了提纯难度，增高生产成本。多氟多化工股份有限公司的张照坡等人用25％的Et4NOH和HBF4溶液直接进行中和反应，低温下进行减压抽滤得到产物，经过重结晶、低温真空干燥，最终得到高纯四乙基四氟硼酸铵产品。

(2)卤化季铵法。国内专利CN200510086517.8以四乙基氯化铵为原料，丁醇/异丁醇/辛醇为溶剂，与氟硼酸反应后减压浓缩结晶，乙醇清洗并多次重结晶后干燥得到产品，收率为64％～70％。

(3)三乙胺法。国外发表的专利有：Jpn11315055以碳酸二甲酯和三乙胺为原料，在醇类溶剂中与四氟硼酸反应得到三乙基甲基四氟硼酸铵；Jpn2012109539以碘甲烷和三乙胺为反应物，以丙酮为溶剂，后在乙醇中与四氟硼酸银生成三乙基甲基四氟硼酸铵。

综上所述，在四氟硼酸季铵盐的传统制备过程中，存在着反应时间过长、生产成本较高、大量使用有机溶剂、工序复杂等缺陷，严重制约了Et₄NBF₄的工业化生产。因此，需要寻求一种快捷、高效制备Et₄NBF₄的方法。