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五氟化碘的制备方法及用途
2017-05-10 09:44:26来源:元素商城

化学词典告诉你五氟化碘的制备方法及用途。五氟化碘是一种卤素互化物,无色液体,在空气中会发生烟雾。与可燃物及有机物接触能促进燃烧,并能够腐蚀玻璃。碘的氟化物比碘元素单独存在时的反应性、刺激性、腐蚀性更强。与水或潮湿空气剧烈反应,放出剧毒和腐蚀性烟雾,吸入会中毒,对皮肤、 眼睛和黏膜有强烈刺激性和腐蚀性。

 五氟化碘的制备方法及用途.jpg

五氟化碘的制备方法

1、氟气(用氮气稀释)通过碘上方:I2 + 5 F2 → 2 IF5

2、用I2与AgF、ClF3、BrF3、RuF2等氟化:3 I2 +5 AgF → 5 AgI + IF5

3、碘化氢或金属碘化物与氟作用:HI + 3 F2 → IF5 + HF

4、五氧化二碘与氟、三氟化氯、三氟化溴、四氟化硫等作用:2 I2O5 + 5 SF4 → 4 IF5 + 5 SO2

五氟化碘的用途

1、合成有机氟化物

由于五氟化碘 (IF5)是一种稳定地、可储存的液体氟源,与其它氟发生联合的机会很少,因此可作为一种氟中间体来使用。五氟化碘作为一种通用的氟化剂和强氧化剂,在有机合成中具有重要的作用,如可用来制备合成全氟烷基碘化物的调聚剂五氟碘代乙烷:

  5 CF2=CF2 + IF5 + 2 I2 → 5 C2F5I

除此之外,五氟化碘还能与异硫氰代烷反应生成氟代烃的衍生物,以及合成其他含氟化合物等。

五氟化碘 (IF5) 很少用于氟化普通的有机化合物,这是由于难以控制其反应性。北海道大学教授 Yoneda 发现 IF5 与三乙胺三氢氟酸盐(Et3N·3HF)结合使用显著提高反应的选择性,使之成为一种低成本的过程和普遍适用的工业氟化技术,在各种含氟有机材料的工业合成中得以应用。使用IF5/Et3N·3HF 盐作为有机化合物的氟化试剂,对于亲核加成和亲电加成反应具有高度的选择性,各种有机合成方案如图所示。

2、制作非水体系电池

对于锂一卤素互化物非水电池体系的研究,国外文献中有过报道,锂/五氟化碘电池体系

Park, KH 和 Miles MH 等人首次报道了用三氟化溴作为锂电池正极活性物质的试验结果。在国内,杨汉西、张克立等人对卤素互化物与锂构成的非水电池体系作过探索。结果表明,卤素互化物作为正极活性物质,可与锂构成高比能和开路电压的新一类锂电池体系。选用 IF5 为正极活性物质,对其构成的锂电电池体系进行研究,该电池体系的开路电压为4.45 V,电池在电流密度不大的情况下可进行工作,可望在实际中得到应用。

直接采用 IF5 为液体正极尚有困难。但可让其溶于具有良好导电性的溶剂中,而 IF5 只作正极活性物质来使用,则效果较好。由于IF5 的氧化性相当强,因此,选择溶剂时应注意,要求IF5 在溶剂中相当稳定,不与溶剂发生化学反应。选择溶质时,要求溶质在溶剂中有一定的溶解度,而且不与IF5 反 应。如LiBF4、LiAsF6、KPF6、LiClO4、Bu4NClO4 等在不同条件下,可不同程度地满足要求。此外,对IF5 的浓度也有一定要求,选择合适的浓度是影响 电池性能的因素之一。选择 POCl3 为 溶 剂,Bu4NClO4 为电解质, 在该电解液中,可在一定的时间内稳定。将 Bu4NClO4 溶解到POCl3 中,配成含 Bu4NClO4 0.25 mol/L 的溶液,然后加入IF5 液体。

根据实验放电电压(4.45 V)以及热力学计算结果,电池反应应按照下列方程式进行:

  10 Li + 2 IF5 → I2 + 10 LiF , EΘ = 4.40 V

实验结果为IF5 构成非水锂电池的可能性提供了依据。然而,POCl3 和 Bu4NClO4 并非是理想的溶剂及电解质,贮存性能差,怎样寻找理想 的溶剂和电解质,使电池在贮存过程中无副反应发生,是很有意 义的研究课题,有待人们进一步去探索。

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