甲酸锂的制备和应用

背景及概述^[1]

甲酸锂亦称“蚁酸锂”。白色正交晶系晶体。相对密度1.40。溶于水和甲酸，水溶液近中性，微溶于乙醇、丙酮，不溶于苯。94℃失去1分子结晶水，230℃分解。

制备^[2-3]

方法1：一种用制备季戊四醇产生的废液生产季戊四醇联产甲酸锂和碳酸钠的方法，包括如下制备步骤：

步骤A、先将低温缩合法生产季戊四醇过程中所产生的废液(如果按照1000Kg计算，则其中，含有甲酸钠300Kg，含有季戊四醇80Kg)送入减压蒸馏器中进行减压蒸馏；当达到饱和时排出来，再用分级冷却器进行冷却、结晶，先后得到了季戊四醇晶体和甲酸钠晶体；

步骤B、将步骤A中所得季戊四醇晶体用洗涤甩干机、干燥器、粉碎机依次进行洗涤甩干机、干燥器、粉碎后包装得80Kg季戊四醇产品；

步骤C、将步骤A中的甲酸钠晶体溶于3倍甲酸钠晶体的水，再与碳酸锂溶液(体积百分比浓度为12％)以纯质量比1∶0.27的量投入到反应釜中进行反应，生产甲酸锂和碳酸钠的混合溶液；

步骤D、将步骤C中所得的混合溶液用过滤器进行过滤，滤饼杂质焚烧或深埋处理；

步骤E、将步骤D中所得滤液先用第二减压蒸馏器进行蒸馏，然后用第二分级冷却器进行冷却，分别得到甲酸锂晶体和碳酸钠晶体；

步骤F、将步骤E中所得的甲酸锂晶体依次用第二洗涤甩干机、第二干燥器、第二粉碎机进行洗涤甩干机、干燥器、粉碎后包装得到113.89Kg甲酸锂产品；

方法2：一种制备季戊四醇联产甲酸锂和氯化钠的方法，其原料为甲醛和乙醛缩合生产季戊四醇所得废液，其中，甲酸钠25wt.％、季戊四醇7wt.％，包括如下步骤：

步骤A：将甲醛和乙醛缩合生产季戊四醇所得废液544kg，经减压蒸馏为季戊四醇饱和溶液，而后冷却，季戊四醇结晶析出，经过滤分离，得到季戊四醇晶体和滤液一；滤液一进一步减压蒸馏为甲酸钠饱和溶液，而后冷却，甲酸钠结晶析出，在经过滤分离，得到甲酸钠晶体和滤液二；

步骤B：将上述得到的季戊四醇晶体经洗涤、干燥和粉碎，得到季戊四醇产品，其含有的季戊四醇纯物质的质量为38.08kg；

步骤C：将上述得到的甲酸钠晶体溶于水，而后与氯化锂溶液以甲酸钠和氯化氢的纯物质的摩尔含量之比为1∶1反应，得到含甲酸锂和氯化钠的溶液，经过滤，得到极其少量的滤饼杂质和澄清的滤液三；

步骤D：滤液三经蒸馏，冷却、结晶析出，得到甲酸锂和氯化钠混合产品，其含有的甲酸锂的纯物质的质量为104kg；其含有的氯化钠的纯物质的质量为117kg。

应用^[4-6]

1）制备一种甲酸锂金属络合物，所述甲酸锂金属络合物为通式(1)的金属络合物

其中，X代表氧原子或硫原子，R代表氢或取代基。该甲酸锂金属络合物不仅可以提高电子注入层的电子注入能力，而且可以有效地阻挡空穴扩散到阴极，从而使有机电致发光器件的亮度、电流密度以及高电流密度下的效率均可提高20~30%，这大大提高有机电致发光器件的综合性能。该甲酸锂金属络合物的离子化电位(或电子亲和能)可以达到7.0eV左右，不仅可以有效地阻挡空穴扩散到阴极，而且使阴极与电子注入层之间的势垒降低到0.2eV左右，从而可以提高电子注入层的电子注入能力。相对于由氟化锂制作的有机电致发光器件，由本发明提供的甲酸锂金属络合物制作的有机电致发光器件的亮度、电流密度以及高电流密度下的效率均可提高20～30％，而且起亮电压低，这大大提高有机电致发光器件的综合性能。而且，该甲酸锂金属络合物的共轭长度较大，玻璃化转变温度较高，在成膜时能够抑制电子注入层的结晶，从而可以改善电子注入层的成膜特性，即使电子注入层的厚度超过10nm，其电子注入能力也能满足有机电致发光器件的要求。而且，该甲酸锂金属络合物的蒸镀温度在200℃以下。因此，利用该甲酸锂金属络合物制作的电子注入层可以降低蒸镀设备的要求，而且蒸镀工艺也易于控制。

2）甲酸锂用于一种锂盐和锂离子正极材料前驱体均匀混合。其特点是，包括如下步骤：（1）配制甲酸锂饱和溶液；（2）将待混合的前躯体物料装入容器中，在持续搅拌下，保持物料温度在80?120℃，以喷雾的方式喷入步骤（1）制备的甲酸锂饱和溶液，喷入后继续搅拌、保温，直至物料混合均匀并被烘干后，混合结束。本发明采用一种溶解度非常高的甲酸锂作为锂盐，用喷雾的方式使甲酸锂溶液均匀的涂覆在前驱体的表面。达到均匀混合的效果。在前驱体不断搅拌下，采用喷雾的方式使甲酸锂溶液均匀的涂覆在前驱体的表面，然后进行烧结。采用本发明的方法可保证锂的均匀性，适合规模化生产，规模化生产中产品的一致性可以得到保证。

3）制备磷酸铁锂、焦磷酸铁锂。将磷酸盐或焦磷酸盐溶液喷洒至浸矿尾液中，沉淀完全后加入有机絮凝剂，沉淀物脱水并烘干，得到磷酸铁或焦磷酸铁。磷酸铁与甲酸锂或乙酸锂或草酸锂混合均匀并共同研磨，在保护气氛中加热，冷却后即得到磷酸铁锂或焦磷酸铁锂。焦磷酸铁与焦磷酸钠、甲酸锂或乙酸锂或草酸锂混合均匀并共同研磨，在烘箱中烘干，然后在保护气氛中加热，冷却至室温，淋洗，烘干即得到焦磷酸铁锂。本发明提出的方法在实现浸矿尾液无害化处置的同时，实现了对其中所含溶解铁的资源化利用。制得的磷酸铁锂、焦磷酸铁锂易于沉淀回收，是制作电池阳极的材料，价格不菲，市场前景广阔。

主要参考资料

[1] 化合物词典

[2] CN201010611658.8一种用制备季戊四醇产生的废液生产季戊四醇联产甲酸锂和碳酸钠的方法

[3] CN201010611548.1一种制备季戊四醇联产甲酸锂和氯化钠的方法

[4] CN201110320038.3一种甲酸锂金属络合物及其制作方法、有机电致发光器件

[5] CN201410086419.3一种锂盐和锂离子正极材料前驱体均匀混合的方法

[6] CN201510024844.4一种以浸矿尾液为铁源制备磷酸铁锂、焦磷酸铁锂的方法