CoP合金催化分解PH_3为高纯磷的研究
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摘要
随着化学镀的发展，市场对次磷酸盐产品的需求日益增加，一方面推动了次磷酸盐工业的发展，但次磷酸钠的工业生产过程中不可避免的产生PH_3有毒气体，传统的处理方法是将其燃烧吸收制得磷酸。本文用电渗析法制备得了纯度较高的次磷酸钴；合成了CoP非晶态合金，并用于PH_3的催化分解。
1．用电渗析法制备次磷酸钴 同复分解法相比，电渗析法可制得纯度较高的次磷酸盐。我们用电渗析的方法制备了纯度较高的次磷酸钴，实验采用六室电渗析槽，保持电流为2.5A，电解18小时，在产品室即有次磷酸钴晶体析出，使用Co(OH)_2适当调节pH值，经减压富集后得到晶体。同时我们对电渗析过程中产生的离子交换膜污染的清洗进行了研究，并对清洗后的交换膜的性能进行检验，发现选用浓度为1％的HCl溶液清洗被污染的离子交换膜效果最佳，采用再生膜制备次磷酸钴的电流效率仍然很高，可以继续使用，延长其使用寿命，降低运行成本。文章中还采用复分解法制备次磷酸钴，讨论了复分解法生成次磷酸钴的最佳工艺条件，复分解产品经重结晶后可用于化学镀。
2．CoP非晶态合金的合成及其表征
本文的另一个研究重点是钴磷非晶态合金催化剂的合成及用于磷化氢的催化分解。我们研究了合成CoP非晶态合金的最佳条件，对比了不同条件下合成产物的性质，并初步研究了催化磷化氢分解的条件。
(1) 纯态CoP非晶态合金的合成 考察了反应条件如反应温度、pH值、物料比等因素对产物组成、形态及产率的影响，选出了最佳反应条件对产物竞选了XRD、ICP、TEM及DSC表征。
(2) 负载型非晶态合金CoP／TiO_2的合成 分别用CO~(2+)和PdCl_2引发，用等体积浸渍及化学沉积法合成了CoP／TiO_2非晶态合金。
3．PH_3的催化分解 分别将纯态和负载型CoP非晶态合金用于PH_3的催化分解实验，通过初始分解温度初步考察了它们的催化活性。
With the wide application of electroless plating baths, the requirement of sodium hypophosphite is increasing rapidly in the past years. One side, it improve the development of hypophosphite industry, but on the other hand ,in the process of produce,it is inescapable give birth to much PH_3,a toxic gas. The traditional method of deal with it is burning and absorbing to make phosphorus acid. This paper we produced cobalt hypophosphite by the method of electrodialysis; prepared CoP amorphous alloy and used to decomposition of PH_3.
1. Prepared cobalt hypophosphite by electrodialysis
Compared to the duplex decomposition , the method of electrodialysis can get higher purity of cobalt hypophosphite. We prepared cobalt hypophosphite under the conditions that the current is 2.5A, the current density is 3.85A/dm2,and the membrane area is 65 cm~2, Co(H_2PO_2)_2 can reach a concentration in about 18 hours .adjust pH with Co(OH)_2, crystal can be get after concentration by negative pressures .Meanwhile, we did some experiments about the reuse of ion transfer membrane. It is found that 1% HC1 is optimal in cleaning the used membrane. The efficiency of the renewed ion transfer membrane is about 67%, so it can be used repeatly. We also prepared cobalt hypophosphite by the method of duplex decomposition, and discussed the technics and conditions. The product of duplex decomposition can be used to electroless plating baths after recrystal.
2. Preparation and properties of the CoP amorphous alloy catalysts
The other emphases in this paper is the preparation of CoP amorphous alloy catalysts and its use in decomposition of PH_3. We studied the optimal conditions of preparing CoP amorphous alloy, compared the properties of the CoP which prepared under different conditions, and the pilot study on the conditions of decomposition of PH3 was made.
(1) The preparation and properties of the CoP amorphous alloy
Influence of reaction conditions such as temperature, solvent, concentration of Co~(2+),moler ratio of H_2PO_2~-/Co~(2+) on the physical properties were investigated. XRD ICP TEM technology were used to characterized their composition, structure, yield and thermal stability.
(2) The preparation CoP/TiO_ amorphous alloy
TiO_2 PdCl_2 were used to prepare supported CoP/TiO2 amorphous alloy catalysts.
3. Decomposition of PH3
1．用电渗析法制备次磷酸钴 同复分解法相比，电渗析法可制得纯度较高的次磷酸盐。我们用电渗析的方法制备了纯度较高的次磷酸钴，实验采用六室电渗析槽，保持电流为2.5A，电解18小时，在产品室即有次磷酸钴晶体析出，使用Co(OH)_2适当调节pH值，经减压富集后得到晶体。同时我们对电渗析过程中产生的离子交换膜污染的清洗进行了研究，并对清洗后的交换膜的性能进行检验，发现选用浓度为1％的HCl溶液清洗被污染的离子交换膜效果最佳，采用再生膜制备次磷酸钴的电流效率仍然很高，可以继续使用，延长其使用寿命，降低运行成本。文章中还采用复分解法制备次磷酸钴，讨论了复分解法生成次磷酸钴的最佳工艺条件，复分解产品经重结晶后可用于化学镀。
2．CoP非晶态合金的合成及其表征
本文的另一个研究重点是钴磷非晶态合金催化剂的合成及用于磷化氢的催化分解。我们研究了合成CoP非晶态合金的最佳条件，对比了不同条件下合成产物的性质，并初步研究了催化磷化氢分解的条件。
(1) 纯态CoP非晶态合金的合成 考察了反应条件如反应温度、pH值、物料比等因素对产物组成、形态及产率的影响，选出了最佳反应条件对产物竞选了XRD、ICP、TEM及DSC表征。
(2) 负载型非晶态合金CoP／TiO_2的合成 分别用CO~(2+)和PdCl_2引发，用等体积浸渍及化学沉积法合成了CoP／TiO_2非晶态合金。
3．PH_3的催化分解 分别将纯态和负载型CoP非晶态合金用于PH_3的催化分解实验，通过初始分解温度初步考察了它们的催化活性。
With the wide application of electroless plating baths, the requirement of sodium hypophosphite is increasing rapidly in the past years. One side, it improve the development of hypophosphite industry, but on the other hand ,in the process of produce,it is inescapable give birth to much PH_3,a toxic gas. The traditional method of deal with it is burning and absorbing to make phosphorus acid. This paper we produced cobalt hypophosphite by the method of electrodialysis; prepared CoP amorphous alloy and used to decomposition of PH_3.
1. Prepared cobalt hypophosphite by electrodialysis
Compared to the duplex decomposition , the method of electrodialysis can get higher purity of cobalt hypophosphite. We prepared cobalt hypophosphite under the conditions that the current is 2.5A, the current density is 3.85A/dm2,and the membrane area is 65 cm~2, Co(H_2PO_2)_2 can reach a concentration in about 18 hours .adjust pH with Co(OH)_2, crystal can be get after concentration by negative pressures .Meanwhile, we did some experiments about the reuse of ion transfer membrane. It is found that 1% HC1 is optimal in cleaning the used membrane. The efficiency of the renewed ion transfer membrane is about 67%, so it can be used repeatly. We also prepared cobalt hypophosphite by the method of duplex decomposition, and discussed the technics and conditions. The product of duplex decomposition can be used to electroless plating baths after recrystal.
2. Preparation and properties of the CoP amorphous alloy catalysts
The other emphases in this paper is the preparation of CoP amorphous alloy catalysts and its use in decomposition of PH_3. We studied the optimal conditions of preparing CoP amorphous alloy, compared the properties of the CoP which prepared under different conditions, and the pilot study on the conditions of decomposition of PH3 was made.
(1) The preparation and properties of the CoP amorphous alloy
Influence of reaction conditions such as temperature, solvent, concentration of Co~(2+),moler ratio of H_2PO_2~-/Co~(2+) on the physical properties were investigated. XRD ICP TEM technology were used to characterized their composition, structure, yield and thermal stability.
(2) The preparation CoP/TiO_ amorphous alloy
TiO_2 PdCl_2 were used to prepare supported CoP/TiO2 amorphous alloy catalysts.
3. Decomposition of PH3
引文
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