碘化锂(三水)的主要应用

背景及概述^[1-2]

碘化锂为无色或白色立方晶系晶体。易潮解。已知有无水物、二分之一水合物LiI·1/2H₂O、一水合物LiI·H₂O、二水合物LiI·2H₂O、三水合物LiI·3H₂O。这些水合物通常是稳定的(溶化时液相组成和化合物组成一致，不发生分解)。市售品通常为三水合物。碘化锂(三水)：六方晶系，黄色结晶。相对分子质量187.89。相对密度3.48。熔点73℃。75～80℃失去一分子结晶水，成为二水合物。80～120℃失去两分子结晶水，成为一水合物。300℃时成为无水物。溶于水、甲醇、乙醇、丙酮以及酯类溶剂。在水中的溶解度：0℃时151、60℃时201.2。碘化锂(三水)在氯气流中可发生下列反应：LiI·3H₂O+Cl₂→LiCl₄·3H₂O。碘化锂三水合物易被空气中的氧所氧化，成为单质碘。前国内外制备三水碘化锂的方法主要有硫化氢还原法、联胺法、液氨法及中和法。硫化氢还原法是以氢氧化锂、碘和硫化氢为原料，以水为反应溶剂制得，此法缺点是反应时间长、收率较低且需注意防止硫化氢气体泄漏造成安全事故；联胺法是以氢氧化锂、碘和联胺为原料，以水为反应溶剂制得，此法反应时间虽缩短且整个生产过程中无有害气体产生，但是存在装置复杂、一次性投资高等缺点。液氨法是将碘化氨和金属锂置于液氨中反应制备碘化锂，此法存在原材料成本高、不易工业化等缺点；中和法是以氢碘酸为原料加入碳酸锂或氢氧化锂中和反应制备碘化锂，此法所需的原料氢碘酸制备繁琐不利于工业上规模化推广。

应用研究^[2-3]

三水碘化锂是一种重要的基础化学试剂，在燃料电池的电解液、药物合成、催化化学、照相业等方面有着广泛的应用。

1）在电池电解液中的应用

有研究发明了一种质优、价廉、可靠的计时器，该仪器的使用温度范围广，有抗压抗震能力，可用在飞机、宇宙飞船或其他精密仪器上。该指示器的关键元件为电池的电解液。研究表明，碘化汞与其他成分组成的电解液会阻碍电池的正常运转，这是由于此溶液在略高于一35℃的条件下能冻结，使仪器失灵，并且当溶液低于一10℃时极不稳定，产生系统错误。然而，在碘化汞中加入碘化锂，不仅会增加溶液在低温下的稳定性，而且还不会产生任何系统错误。此溶液的组成为：50-60%的三水碘化锂，12-18%的碘化汞，2-38%的蒸馏水。在-35--85℃范围内，做了关于碘化锂不同含量的实验，结果如下：①7.5g三水碘化锂，2.7g碘化汞，10ml蒸馏水，在高于一35℃时不会形成任何晶体，温度恒定时不会凝结；②9g三水碘化锂，2.7g碘化汞，10ml蒸馏水，在高于一57℃时不会凝结；③10g三水碘化锂，2.7g碘化汞，10ml蒸馏水，在高于一79℃时不会凝结。以上实验测试结果不会出现系统错误。就目前的仪器使用情况看，第三种溶液的配比，因为其凝固点刚好低于仪器失灵的极限值。任何可提供锂离子的材料都可被选作锂电池的阳极活性材料。制备固态电解液，可以使用能传导锂离子的氮化锂、一水碘化锂、二水碘化锂、三水碘化锂粉末，种或多种碘化锂粉末的混合物，或者上述碘化锂粉末中的一种和从一氧化铝。由上述成分组成的电解液，能增加锂离子的传导率和电池的稳定性，延长其使用寿命。

2）在药物合成中的应用

在医学研究领域，帕金森氏症一直被广泛关注，多巴胺类药物曾被应用于治疗帕金森氏症。然而研究表明，多巴胺不能穿越血液一大脑这道屏障，因此不能使帕金森氏症的症状得到根除。然而多巴胺的氨基化合物和其他的可替代的苯胺则具备这种功效。此类化合物能刺激中枢神经系统的反应，使其趋于灵敏，尤其能明显减轻帕金森氏症如僵硬和不自主震颤等症状。用三水碘化锂可以合成这种酰胺类化合物。

制备^[2，4]

方法1;碘溶液的主要组成为：w(I－)=3%～5%，w(SO2－4)=1.5%～3%，w(I) =0.01%～0.15%，溶液呈强酸性。由于碘溶液中含有少量的单质碘，为提高碘利用率，实验先加入少量亚硫酸作还原剂，将碘单质还原为碘离子；然后加入一定量的无水碳酸锂，反应得到碘化锂与硫酸锂溶液；经真空浓缩后，得到的晶体为硫酸锂与碘化锂混合晶体；利用碘化锂易溶于丙酮而硫酸锂不溶于丙酮的特性，向混合晶体加入一定量丙酮(作为萃取剂)，分离提纯碘化锂；最后，将萃取液低温结晶，即可制得高纯度的三水碘化锂产品。工艺流程如图所示。

主要反应方程式为：

该方法制备三水碘化锂的工艺条件为：反应温度45℃，n(碳酸锂)/n(碘离子)=1.2∶1，反应时间1h，搅拌速度200r/min。在条件下制备的产品纯度为98.1%。

方法2：一种制备高纯度三水碘化锂联产硫酸锂的方法，它以含碘溶液为原料，制备方法包括以下6个步骤：

①原料预处理：用亚硫酸或亚硫酸钠或其他可溶性亚硫酸盐作为还原剂，加入到含碘溶液中进行反应；

②合成反应：经预处理后的含碘溶液与无水碳酸锂或氢氧化锂反应，制备碘化锂与硫酸锂溶液；

③真空浓缩：制备的碘化锂与硫酸锂溶液经旋转蒸发仪浓缩至出现大量晶体；

④晶体萃取：用乙醇或丙酮作为萃取剂，萃取洗涤所制备的碘化锂与硫酸锂晶体，以分离提纯碘化锂并制备副产物硫酸锂，滤饼即为副产品硫酸锂晶体；

⑤萃取液浓缩结晶：将萃取液浓缩后低温结晶，制备高纯度三水碘化锂产品；

⑥产品干燥：将所制备的高纯度三水碘化锂产品放入真空干燥箱中干燥，干燥后得到产品。

主要参考资料

[1] 实用精细化工辞典

[2] CN201310496293.2一种制备高纯度三水碘化锂联产硫酸锂的方法

[3] 三术碘化锂的制备方法及应用研究评述

[4] 三水碘化锂制备工艺研究