辛基膦酸的合成与应用研究

辛基膦酸英文：n‑Octylphosphonic acid，缩写OPA，白色至类白色粉末/片状固体，易溶于甲醇；微溶于水、氯仿、DMSO。正辛基膦酸主要通过膦酸基团与金属氧化物配位，用于基底自组装单分子膜制备，实现材料表面疏水改性与界面调控。

合成方法

室温下将1.2mol 1-溴辛烷投入至1000ml烧瓶中，加入2.0g三氯化铁，搅拌均匀,再升温至75℃,滴加1.0mol亚磷酸三乙酯,反应放热,温度控制在75~110℃之间，2.0h滴加完成。滴加结束之后,升温至150℃,保温2h继续进行反应。反应结束后,降温至70℃,将405.0g浓度为40%的溴化氢水溶液滴加进反应体系,30min滴加完。滴加完成后，升温至回流状态下保持2h继续进行反应。反应结束后,先在常压下115℃将溴化氢水溶液蒸出,回收这些溴化氢水溶液;在真空度2.92kPa,93℃条件下,蒸出1-溴辛烷;然后降至室温,将体积比为5:1的正己烷与水的混合溶液倒入反应器中,搅拌后全部倒入分液漏斗,萃取分液;将下层水相液体回收,上层油相再转移至烧瓶中,在常压、70℃下将正己烷蒸出,回收这些正己烷,即得到辛基膦酸;该反应的产率为90.9%;取样分析,产品的色谱纯度为97.4%[1]。

应用研究

专利CN202410504135.5提供了一种辛基膦酸掺杂的准二维钙钛矿薄膜、制备方法与发光二极管，其中准二维钙钛矿薄膜包括准二维钙钛矿和辛基膦酸；所述二维钙钛矿的分子式为R2MA0.5Cs0.5PbBr3，其中R为苯乙基胺离子PEA+。所述发光二极管自下而上依次包括阳极、空穴传输层、发光层、电子传输层和阴极。上述准二维钙钛矿薄膜在发光二极管中作为发光层。与现有技术相比，本发明可以显著降低准二维钙钛矿薄膜表面的粗糙度，降低缺陷密度，最终得到致发光量子产率较高的薄膜和外量子效率较高的发光二极管[2]。

Pan CHEN等人引入辛基膦酸(OPA)作为钛铁矿浮选的新型捕收剂,并与传统螯合捕收剂苯甲基羟肟酸(BHA)进行比较。单矿物浮选实验表明,辛基膦酸是一种在酸性条件下(最佳pH值约为3)从钛辉石中分离钛铁矿的高效选择性捕收剂,吸附量测试也证实如此。X射线光电子能谱(XPS)测试结果表明,辛基膦酸在钛铁矿表面的化学吸附作用比BHA更强。溶液化学组分图分析表明,辛基膦酸在pH为3.0时可以很好地解离,并且主要以阴离子形式存在。DFT计算进一步证实,与BHA相比,辛基膦酸更容易吸附在钛铁矿表面,键长更短,吸附能更低.因此,在强酸性矿浆溶液中,辛基膦酸对钛铁矿保持了良好的捕收能力和选择性,这对新型捕收剂的设计和开发有一定的借鉴作用[3]。

参考文献

[1] 马鞍山市鸿翮实业有限公司. 一种用于金属缓蚀的1-辛基膦酸的合成方法:CN201510604364.5[P]. 2015-12-16.

[2] 上海大学. 一种辛基膦酸掺杂的准二维钙钛矿薄膜、制备方法与发光二极管:CN202410504135.5[P]. 2024-09-27.

[3] Pan CHEN, Jia-yan LIU, Ji-hua ZHAI, et al. 酸性矿浆中以辛基膦酸作捕收剂选择性浮选分离钛铁矿和钛辉石[J]. 中国有色金属学报（英文版）,2025,35(3):954-964. DOI:10.1016/S1003-6326(24)66726-9.