[发明专利]一种金属钾的制备方法

说明书

一种金属钾的制备方法，涉及金属单质合成技术领域，以氢化锂和钾盐为原料，在惰性气氛保护下将氢化锂与钾盐按摩尔比1∶0.1～10混合，置于立式管式炉中，将混合物在真空条件下加热至200～700℃，并保温0.5～24h。待反应结束并冷却后，在惰性气氛保护下取出立式管式炉上端的产物，即金属钾单质。本发明利用氢化锂与钾盐在加热条件下反应生成钾单质，大大降低了钾的合成温度。方法简单易控、绿色环保、成本低廉、易于实现工业化生产。制备的金属钾可应用于钾钠合金和钾离子电池领域，制备的电池具有优异的电化学性能。

技术领域

本发明涉及金属单质合成技术领域，具体是涉及一种金属钾的制备方法。

背景技术

金属钾作为一种活泼碱金属，广泛应用于材料化工、生物医药、钾钠合金、电子信息、钾离子电池等领域。目前工业上主流的制备工艺是将金属钠与氯化钾在850℃反应(Na+KCl→NaCl+K)，并通过一步通过分馏精制获得金属钾。该反应是利用钾(760℃)与钠(883℃)之间熔沸点不同来实现对钾的制备。

但是，该制备过程中存在两大问题：1、制备出的钾含有大量钠，需要进一步分馏才能获得纯度较高的钾；2、制备过程通常在850℃下进行，能耗较高。因而，发展一种新型、高效、低成本、低能耗的金属钾制备方法具有重要意义。

发明内容

本发明目的是为了提供一种新型、高效、低成本、低能耗、易于工业化生产的金属钾制备方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种金属钾的制备方法，利用氢化锂和钾盐在加热条件下发生反应生成金属钾，具体包括以下步骤：

(1)在惰性气氛保护下将氢化锂与钾盐按摩尔比1∶0.1～10混合，置于立式管式炉中；

(2)将立式管式炉内的混合物在真空条件下加热至200～700℃，并保温0.5～24h；

(3)待反应结束并冷却后，在惰性气氛保护下取出立式管式炉上端的产物，即可获得金属钾。

作为本发明的优选技术方案，制备方法中：

步骤(1)中所述的惰性气体是指不与氢化锂、钾盐和钾反应的气体。

步骤(1)中所述的钾盐为氯化钾、氧化钾、过氧化钾中的至少一种。

步骤(2)中所述的加热过程的升温速率为0.1-50℃/min。

步骤(3)中所述的惰性气体是指不与金属钾反应的气体。

与现有技术相比，本发明的有益效果表现在：

(1)本发明利用氢化锂和钾盐在加热条件下反应生成金属钾，弥补了在较低温度下制备金属钾这一技术的空白。

(2)本发明方法简单易控、绿色环保、成本低廉、易于实现工业化生产。

(3)本发明方法制备的金属钾可应用于钾钠合金和钾离子电池领域，制备的电池具有优异的电化学性能。

附图说明

图1为实施例1制备产物的X射线衍射图。

图2为利用实施例1制备的金属钾与FeSe₂组装成电池的循环性能图。

图3为利用实施例1制备的金属钾与FeSe₂组装成电池的倍率性能图。

图4为利用实施例1制备的金属钾与FeSe₂组装成电池的前三次充放电曲线图。

具体实施方式

实施例1