[发明专利]一种双极膜电渗析辅助制备四乙基四氟硼酸铵的方法

说明书

本发明公开了一种双极膜电渗析辅助制备四乙基四氟硼酸铵的方法，其包括以下步骤：1)双极膜电渗析制备四乙基氢氧化铵：所述双极膜电渗析设备和原理参见附图，电渗析处理结束后，取出碱室中的料液；2)中和法合成四乙基四氟硼酸铵：将步骤1)中碱室中的料液取出后倒入混合搅拌装置中，搅拌条件下加入等摩尔量的氟硼酸，在室温下充分反应；将反应完全的液体加入到减压旋转蒸发仪中，蒸发至出现白色晶体停止蒸发，将蒸发浓缩液至于烘箱中干燥得到白色晶体，即为四乙基四氟硼酸铵成品。本发明提供的双极膜电渗析辅助制备四乙基四氟硼酸铵的方法能有效提高产品收率和纯度。

技术领域

本发明涉及一种四乙基四氟硼酸铵的制备方法。

技术背景

四乙基四氟硼酸铵(Et₄NBF₄)是一种白色至类白色晶体，具有密度小，熔点高，粘度低，稳定且电导性良好的性质。Et₄NBF₄作为电解质盐广泛地应用于超级电容器有机电解液中，并且在锂离子电池、电化学实验分析和药物中间体等诸多方面有着应用和报导。

目前，制备四氟硼酸铵的方法主要有中和法、卤素季铵法和三乙胺法。

中和法：采用季铵碱与氟硼酸直接中和，收率高，产品纯度高。

卤化季铵法：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％。

三乙胺法：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，还有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。

上述方法中，中和法是目前应用最为广泛的方法。卤化季铵法和三乙胺法虽然也可以制得四氟硼酸铵，但合成过程中会出现大量的有机溶剂、工艺复杂和成本高的问题，严重制约四氟硼酸铵的发展。传统的中和法中的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。

CN 110922333 A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。但是该方法在电流效率、产品收率和纯度等方面依然存在不足。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种双极膜电渗析辅助制备四乙基四氟硼酸铵的方法，以提高产品收率和纯度。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种双极膜电渗析辅助制备四乙基四氟硼酸铵的方法，包括以下步骤：

1)双极膜电渗析制备四乙基氢氧化铵

所述双极膜电渗析设备包括电源、阳极板、阴极板以及堆设于阳极板和阴极板之间的电渗析膜堆，所述电渗析膜堆的最外侧膜与相邻的极板形成极液室；所述电渗析膜堆由双极膜、阳离子交换膜、阴离子交换膜、阳离子交换膜、双极膜依次间隔排列构成且最外侧膜均为双极膜；所述的电渗析膜堆由至少一个电渗析单元组成，每个电渗析单元由双极膜、阳离子交换膜、阴离子交换膜、阳离子交换膜、双极膜依次间隔排列构成保护室、酸室、料液室和碱室(产品室)的四隔室结构；