异丙醇铝一步合成法

背景技术

近年来，金属醇盐化学合成发展迅速，元素周期表中有超过60个元素可以合成醇盐，其中有41个元素合成的醇盐被应用于溶胶-凝胶法制备先进陶瓷材料。铝醇盐又称烷氧基铝，按照形成醇铝所用醇的碳的个数又可以分为:低碳醇铝，一般是1〜4个碳原子的低碳醇；而高于4个碳原子的称之为高碳醇铝。其中被广泛合成的为异丙醇铝的低碳醇铝，它可以广泛应用于脱水剂、催化剂等，近年来，随着催化化学的发展，由异丙醇铝制备的铝溶胶被广泛应用于催化剂载体用活性氧化铝的制备，并且由高纯异丙醇铝水解制备的高纯氧化铝粉体纯度可达99.999%，是目前生产激光晶体级氧化铝行之有效的方法，为异丙醇铝开辟了新的应用领域。

异丙醇铝的合成过程一般为铝和异丙醇在催化剂的作用下生成异丙醇铝，其中常用的催化剂有HgCl2、AlCl3、I2等，近年来也有报道用CuCl2作为催化剂进行异丙醇铝的合成。公开号CN 1478767A(申请号02132824.2)的中国专利文献公开了一种高纯异丙醇铝的连续制备方法，是将铝与催化助剂加入合成反应釜中，其中分批加入的铝占物料总量的20-50%，催化助剂的加入量占物料总最的70-80%，以基本恒定的速度向合成反应釜中加入异丙醇，其中异丙醇的加入量占物料总量的20-30%，回流冷凝器排出气体温度在27-29°C，回流冷凝器进入气体温度在72-75°C。申请公布号CN 102826579 A(申请号201210350176.0)的中国专利文献公开了一种制备高纯、超细氧化铝粉体方法，其步骤是:将高纯铝片、异丙醇和催化剂注入到合成反应塔中，生成气态异丙醇铝;经冷凝器冷却成液态异丙醇铝；(2)将液态异丙醇铝注入减压蒸馏提纯罐中，蒸发成蒸汽，进入接料罐后变成液态超高纯异丙醇铝；(3)将液态超高纯异丙醇铝加入真空搅拌干燥机中，注入高纯水，在循环水冷却条件下发生水解反应，得到超高纯氢氧化铝及异丙醇水溶液;在真空搅拌干燥机中进行烘干；(4)将超高纯氢氧化铝粉末装入刚玉坩祸中，在电推板窑中锻烧。申请公布号CN 102992959 A(申请号201210466493.9)的中国专利文献公开了一种利用高水含量异丙醇制备异丙醇铝的方法，包括:在反应釜中投入水含量高于0.3%的异丙醇，将适量的异丙醇铝投入异丙醇中，充分搅拌0.5小时-1.0小时，投入金属铝片，再投入催化剂，加热到82-100°C，蒸发物冷凝后回流到反应釜中，然后继续充分搅拌，使金属铝片与异丙醇反应。待金属铝片完全反应后，升温将过量异丙醇蒸发。即得到高纯异丙醇铝。

自催化过程是反应产物对反应速度有促进作用的催化过程。高纯异丙醇铝自催化的合成方法鲜有报道，并且操作复杂，安全性较差。

发明内容

本发明提供一种一步高纯异丙醇铝自催化的合成方法，用该方法合成异丙醇铝可以提高合成过程的反应速率，提高催化效率，同时可以制得纯度2 99.996%的高纯度异丙醇铝，且该方法操作简单，易于产业化，环境友好，安全可靠。

本发明的方案是:自催化一步合成高纯异丙醇铝的方法，采用高纯异丙醇铝作为催化剂自催化合成高纯异丙醇铝。

前面所述的方法，优选的方案是，将高纯铝片和异丙醇加入到反应釜中，加入高纯异丙醇铝作为催化剂;将反应釜温度加热到100〜110°C(优选的，将反应釜温度加热到105°C)恒温1.5-3.0h(优选的，恒温2.0h)，反应启动，并且对蒸发物进行冷凝回流4〜6h(优选的，对蒸发物进行冷凝回流5h)，待反应结束后，将反应体系温度升高至120〜150°C(优选的，将反应体系温度升高至135°C)，使剩余的异丙醇充分反应，即可一步制得高纯异丙醇招ο

前面所述的方法，优选的方案是，作为催化剂的高纯异丙醇铝为高纯铝片与无水异丙醇催化合成后，又通过减压蒸馏方式提纯得到的纯度2 99.999%的异丙醇铝。

前面所述的方法，优选的方案是，所述作为催化剂的高纯异丙醇铝浓度为3〜5mol/L(优选的，所述作为催化剂的高纯异丙醇铝浓度为4mol/L)。

前面所述的方法，优选的方案是，所述高纯铝片的纯度2 99.996%。

前面所述的方法，优选的方案是，所述异丙醇经过精馏除去杂质。

前面所述的方法，优选的方案是，终产物高纯异丙醇铝纯度达99.999%。

本发明提供了一种一步高纯异丙醇铝自催化的合成方法，将高纯铝片和异丙醇按一定比例加入到反应釜中，并且加入浓度为3〜5mol/L的减压蒸馏提纯后的高纯异丙醇铝作为催化剂;将温度反应釜温度加热到80〜90°C进行恒温2h，反应启动后关掉加热，并且对蒸发物进行冷凝回流4〜6h，待反应结束后，将反应体系温度升高至120〜150°C，使剩余的异丙醇充分反应，即可一步制得高纯异丙醇铝，其纯度可达99.996%。

具体步骤:称取一定质量的高纯铝置于三口圆底烧瓶中，按一定配比加入无水异丙醇，按照体积摩尔浓度为3〜5mol/L加入加压蒸馏提纯后的高纯异丙醇铝作为催化剂，用电加热套将温度加热到100〜110°C进行恒温2h后反应开始，并对反应蒸发物冷凝回流4〜6h后，体系温度下降，反应结束，将反应体系温度升高至120〜150°C，使剩余的异丙醇充分反应，即可得到。

本发明公开了一种一步高纯异丙醇铝自催化的合成方法，包括以下步骤:将高纯铝片(纯度2 99.996%)和异丙醇按一定比例加入到反应釜中，并且加入浓度为3〜5mol/L的减压蒸馏提纯后的高纯异丙醇铝作为催化剂;将温度反应釜温度加热到100〜110°C进行恒温2h，反应启动，，并且对蒸发物进行冷凝回流4〜6h，待反应结束后，将反应体系温度升高至120〜150°C，使剩余的异丙醇充分反应，即可一步制得高纯异丙醇铝，其纯度可达99.996%。若对其进行减压蒸馏操作，则可得到纯度1 99.999%的异丙醇铝。

本发明与以往技术的不同在于:

使用高纯异丙醇铝作为催化剂，实现异丙醇铝合成过程的自催化，替代了HgCl2、A1C13、I2、CuC12等，这些传统催化剂一方面自身存在毒性，对人体有害；另一方面会在体系中引进杂质元素，降低异丙醇铝的纯度。并且在产业化过程中，C1—会对304不锈钢反应釜腐蚀严重，不仅缩短反应釜的使用寿命，而且会引进杂质Fe元素，进一步降低产品质量。本发明所述的一种一步高纯异丙醇铝自催化的合成方法，采用高纯异丙醇铝作为催化剂，不引进杂质元素，提高异丙醇铝的纯度，对后续利用异丙醇铝生产相关高纯材料，提供了可靠的原料保证。并且操作简单，安全可靠。

合成方法

现结合实施例对本发明进行详细介绍，保护范围不被此限制:

自催化一步合成高纯异丙醇铝的方法

(1)称取24g高纯A1置于三口烧瓶中；

(2)向200ml无水异丙醇中加入130g A1 (0Pris°)，加热至60°C搅拌均匀后，加入到三口圆底烧瓶中；

(3)用电加热套将温度调至100°C，待反应体系温度达到85°C保温2h，反应启动后停止加热。

(4)反应持续进行，对蒸发物进行冷凝回流6h，体系温度下降，反应结束。

所述反应为放热反应，反应启动后，其自身放出的热量，完全能满足反应持续进行。

(5)反应结束后，重新开启加热套，将反应体系温度提高120°C，保温2h，使反应充分完成。

整个合成过程耗时12h完成，合成反应转化率为96%，所制得的高纯异丙醇铝纯度为99.996%，对其进行减压蒸馏后，异丙醇铝纯度可达99.9992%。