[发明专利]一种电化学还原四氯化锡的方法及反应装置

说明书

本发明提供一种电化学还原四氯化锡的方法及反应装置。电化学反应装置包括：阳极组件，阳极组件包括第一电极，第一电极被配置为与待氧化物接触；阴极组件，阴极组件包括第二电极，第二电极被配置为与待还原物接触；质子交换膜，质子交换膜设置在阴极组件和阳极组件之间；电源，电源被配置为在阳极组件和阴极组件之间施加正电压。

技术领域

本发明属于电化学工程领域，具体涉及一种电化学还原四氯化锡的方法及反应装置。

背景技术

苯肼类化合物是一种重要的有机合成中间体，广泛应用于染料、农药、医药等领域。目前，苯肼及其衍生物的经典合成路线如下：

苯胺与亚硝酸钠发生重氮化反应生成重氮盐，再使用二氯化锡或亚硫酸钠等还原剂在酸性条件下将重氮盐还原为苯肼盐酸盐。二氯化锡还原重氮盐具有较高的选择性和收率，在工业中被广泛使用。但是二氯化锡在还原重氮盐的同时，自身被氧化为四氯化锡，大量存在于反应后的废液中，造成严重的环境污染。

将四氯化锡还原为二氯化锡，可以降低生产成本，实现锡盐的循环利用。目前还原四氯化锡的方法主要包括：

一些相关技术使用铝粒还原四氯化锡的方法，但该方法在还原四氯化锡的同时还生成三氯化铝，造成二次污染。

一些相关技术使用金属锡还原四氯化锡的方法，但该方法消耗大量金属锡，使溶液中锡的浓度迅速增加，难以多次循环使用。此外，金属锡中含有其它杂质金属元素，需要后续分离纯化，增加了生产成本。

一些相关技术使用氢气作为还原剂，在贵金属催化下，将四氯化锡还原为二氯化锡的方法。该工艺方法绿色环保，但需要在高温高压条件下进行，化学反应装置造价较高。

一些相关技术使用一种使用无隔膜电解槽电还原四氯化锡的方法，但该方法使用金属镍作为阴极，其与盐酸反应逐渐溶解，稳定性差，同时生成的氯化镍进入反应溶液造成污染。此外在无隔膜电解槽中阴极还原生成的二氯化锡逐渐扩散到阳极，重新氧化为四氯化锡，导致反应电流效率大幅降低，能耗增加。

发明内容

本公开提供了一种具有质子交换膜的电化学反应装置，该装置用于实施电化学反应，能够防止被还原产物(如二氯化锡)迁移至阳极氧化。

在一些方面，本公开提供一种电化学反应装置，包括，

阳极组件，阳极组件包括第一电极，第一电极被配置为与待氧化物接触；

阴极组件，阴极组件包括第二电极，第二电极被配置为与待还原物接触；

质子交换膜，质子交换膜设置在阴极组件和阳极组件之间；

电源，电源被配置为在阳极组件和阴极组件之间施加正电压。

在一些实施方案中，待氧化物包括：H₂O，H₂，或其组合。

在一些实施方案中，待还原物包括：含金属阳离子的溶液(例如含Sn⁴⁺的溶液)。

在一些实施方案中，阳极组件还包括氧化催化剂，氧化催化剂被配置为与待氧化物接触。

在一些实施方案中，氧化催化剂选自氢氧化反应(HOR)催化剂、析氧反应(OER)催化剂、或其组合。

在一些实施方案中，析氧反应催化剂(OER)是能够催化析氧反应的催化剂材料。

在一些实施方案中，氢氧化反应(HOR)催化剂是能够催化氢氧化反应的催化剂材料。

在一些实施方案中，氢氧化反应(HOR)催化剂包括：铂族元素。

在一些实施方案中，析氧反应(OER)催化剂包括：钌元素、铱元素、或其组合。