7790-22-9 / 碘化鋰(三水)的主要應(yīng)用

背景及概述^[1-2]

碘化鋰為無色或白色立方晶系晶體。易潮解。已知有無水物、二分之一水合物L(fēng)iI·1/2H₂O、一水合物L(fēng)iI·H₂O、二水合物L(fēng)iI·2H₂O、三水合物L(fēng)iI·3H₂O。這些水合物通常是穩(wěn)定的(溶化時(shí)液相組成和化合物組成一致，不發(fā)生分解)。市售品通常為三水合物。碘化鋰(三水)：六方晶系，黃色結(jié)晶。相對分子質(zhì)量187.89。相對密度3.48。熔點(diǎn)73℃。75～80℃失去一分子結(jié)晶水，成為二水合物。80～120℃失去兩分子結(jié)晶水，成為一水合物。300℃時(shí)成為無水物。溶于水、甲醇、乙醇、丙酮以及酯類溶劑。在水中的溶解度：0℃時(shí)151、60℃時(shí)201.2。碘化鋰(三水)在氯氣流中可發(fā)生下列反應(yīng)：LiI·3H₂O+Cl₂→LiCl₄·3H₂O。碘化鋰三水合物易被空氣中的氧所氧化，成為單質(zhì)碘。前國內(nèi)外制備三水碘化鋰的方法主要有硫化氫還原法、聯(lián)胺法、液氨法及中和法。硫化氫還原法是以氫氧化鋰、碘和硫化氫為原料，以水為反應(yīng)溶劑制得，此法缺點(diǎn)是反應(yīng)時(shí)間長、收率較低且需注意防止硫化氫氣體泄漏造成安全事故；聯(lián)胺法是以氫氧化鋰、碘和聯(lián)胺為原料，以水為反應(yīng)溶劑制得，此法反應(yīng)時(shí)間雖縮短且整個(gè)生產(chǎn)過程中無有害氣體產(chǎn)生，但是存在裝置復(fù)雜、一次性投資高等缺點(diǎn)。液氨法是將碘化氨和金屬鋰置于液氨中反應(yīng)制備碘化鋰，此法存在原材料成本高、不易工業(yè)化等缺點(diǎn)；中和法是以氫碘酸為原料加入碳酸鋰或氫氧化鋰中和反應(yīng)制備碘化鋰，此法所需的原料氫碘酸制備繁瑣不利于工業(yè)上規(guī)?；茝V。

應(yīng)用研究^[2-3]

三水碘化鋰是一種重要的基礎(chǔ)化學(xué)試劑，在燃料電池的電解液、藥物合成、催化化學(xué)、照相業(yè)等方面有著廣泛的應(yīng)用。

1）在電池電解液中的應(yīng)用

有研究發(fā)明了一種質(zhì)優(yōu)、價(jià)廉、可靠的計(jì)時(shí)器，該儀器的使用溫度范圍廣，有抗壓抗震能力，可用在飛機(jī)、宇宙飛船或其他精密儀器上。該指示器的關(guān)鍵元件為電池的電解液。研究表明，碘化汞與其他成分組成的電解液會(huì)阻礙電池的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這是由于此溶液在略高于一35℃的條件下能凍結(jié)，使儀器失靈，并且當(dāng)溶液低于一10℃時(shí)極不穩(wěn)定，產(chǎn)生系統(tǒng)錯(cuò)誤。然而，在碘化汞中加入碘化鋰，不僅會(huì)增加溶液在低溫下的穩(wěn)定性，而且還不會(huì)產(chǎn)生任何系統(tǒng)錯(cuò)誤。此溶液的組成為：50-60%的三水碘化鋰，12-18%的碘化汞，2-38%的蒸餾水。在-35--85℃范圍內(nèi)，做了關(guān)于碘化鋰不同含量的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下：①7.5g三水碘化鋰，2.7g碘化汞，10ml蒸餾水，在高于一35℃時(shí)不會(huì)形成任何晶體，溫度恒定時(shí)不會(huì)凝結(jié)；②9g三水碘化鋰，2.7g碘化汞，10ml蒸餾水，在高于一57℃時(shí)不會(huì)凝結(jié)；③10g三水碘化鋰，2.7g碘化汞，10ml蒸餾水，在高于一79℃時(shí)不會(huì)凝結(jié)。以上實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果不會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)錯(cuò)誤。就目前的儀器使用情況看，第三種溶液的配比最佳，因?yàn)槠淠厅c(diǎn)剛好低于儀器失靈的極限值。任何可提供鋰離子的材料都可被選作鋰電池的陽極活性材料。制備固態(tài)電解液，可以使用能傳導(dǎo)鋰離子的氮化鋰、一水碘化鋰、二水碘化鋰、三水碘化鋰粉末，種或多種碘化鋰粉末的混合物，或者上述碘化鋰粉末中的一種和從一氧化鋁。由上述成分組成的電解液，能增加鋰離子的傳導(dǎo)率和電池的穩(wěn)定性，延長其使用壽命。

2）在藥物合成中的應(yīng)用

在醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域，帕金森氏癥一直被廣泛關(guān)注，多巴胺類藥物曾被應(yīng)用于治療帕金森氏癥。然而研究表明，多巴胺不能穿越血液一大腦這道屏障，因此不能使帕金森氏癥的癥狀得到根除。然而多巴胺的氨基化合物和其他的可替代的苯胺則具備這種功效。此類化合物能刺激中樞神經(jīng)系統(tǒng)的反應(yīng)，使其趨于靈敏，尤其能明顯減輕帕金森氏癥如僵硬和不自主震顫等癥狀。用三水碘化鋰可以合成這種酰胺類化合物。

制備^[2，4]

方法1;碘溶液的主要組成為：w(I－)=3%～5%，w(SO2－4)=1.5%～3%，w(I) =0.01%～0.15%，溶液呈強(qiáng)酸性。由于碘溶液中含有少量的單質(zhì)碘，為提高碘利用率，實(shí)驗(yàn)先加入少量亞硫酸作還原劑，將碘單質(zhì)還原為碘離子；然后加入一定量的無水碳酸鋰，反應(yīng)得到碘化鋰與硫酸鋰溶液；經(jīng)真空濃縮后，得到的晶體為硫酸鋰與碘化鋰混合晶體；利用碘化鋰易溶于丙酮而硫酸鋰不溶于丙酮的特性，向混合晶體加入一定量丙酮(作為萃取劑)，分離提純碘化鋰；最后，將萃取液低溫結(jié)晶，即可制得高純度的三水碘化鋰產(chǎn)品。工藝流程如圖所示。

主要反應(yīng)方程式為：

該方法制備三水碘化鋰的最佳工藝條件為：反應(yīng)溫度45℃，n(碳酸鋰)/n(碘離子)=1.2∶1，反應(yīng)時(shí)間1h，攪拌速度200r/min。在最優(yōu)條件下制備的產(chǎn)品純度為98.1%。

方法2：一種制備高純度三水碘化鋰聯(lián)產(chǎn)硫酸鋰的方法，它以含碘溶液為原料，制備方法包括以下6個(gè)步驟：

①原料預(yù)處理：用亞硫酸或亞硫酸鈉或其他可溶性亞硫酸鹽作為還原劑，加入到含碘溶液中進(jìn)行反應(yīng)；

②合成反應(yīng)：經(jīng)預(yù)處理后的含碘溶液與無水碳酸鋰或氫氧化鋰反應(yīng)，制備碘化鋰與硫酸鋰溶液；

③真空濃縮：制備的碘化鋰與硫酸鋰溶液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至出現(xiàn)大量晶體；

④晶體萃?。河靡掖蓟虮鳛檩腿腿∠礈焖苽涞牡饣嚺c硫酸鋰晶體，以分離提純碘化鋰并制備副產(chǎn)物硫酸鋰，濾餅即為副產(chǎn)品硫酸鋰晶體；

⑤萃取液濃縮結(jié)晶：將萃取液濃縮后低溫結(jié)晶，制備高純度三水碘化鋰產(chǎn)品；

⑥產(chǎn)品干燥：將所制備的高純度三水碘化鋰產(chǎn)品放入真空干燥箱中干燥，干燥后得到產(chǎn)品。

主要參考資料

[1] 實(shí)用精細(xì)化工辭典

[2] CN201310496293.2一種制備高純度三水碘化鋰聯(lián)產(chǎn)硫酸鋰的方法

[3] 三術(shù)碘化鋰的制備方法及應(yīng)用研究評(píng)述

[4] 三水碘化鋰制備工藝研究