Раствор полисиликата литияCAS #: 12627-14-4

Синонимы

Соль лития кремниевой кислоты, силикат лития, оксид лития и кремния, водный силикат лития (20% - 25% в H2O)

Формула соединения: Li2Si5O11

Молекулярная масса: 330,3

Внешний вид: Прозрачная жидкость

Температура плавления: н/д

Температура кипения: н/д

Плотность: 1,16 г/мл (25 °C)

Растворимость в H2O: Растворимый

Точная масса: 329,860703 г/моль

Масса моноизотопа: 329,860703 г/моль

Введение продукта: Гексафторфосфат натрия (NaPF₆, CAS #: 12627-14-4)

Гексафторфосфат натрия с химической формулой NaPF₆ и номером CAS 12627-14-4 является ключевой фторированной неорганической солью, широко используемой в электрохимических системах, промышленном синтезе и передовом материаловедении. Это белое кристаллическое соединение, состоящее из катионов натрия (Na⁺) и анионов гексафторфосфата (PF₆⁻), ценится за его высокую растворимость в полярных органических растворителях, умеренную термическую стабильность и эффективную ионную проводимость — свойства, которые делают его универсальным материалом для натрий-ионных аккумуляторов (SIB), суперконденсаторов и специальных химических процессов. Баланс производительности, экономичности и совместимости с различными системами укрепил его роль в качестве основного продукта как в промышленном производстве, так и в передовых исследованиях.

Химические и физические свойства

NaPF₆ обладает набором характеристик, которые лежат в основе его полезности в различных областях:

Растворимость: Хорошо растворяется в полярных органических растворителях, таких как ацетонитрил, пропиленкарбонат (PC) и диметилкарбонат (DMC), с растворимостью более 1,2 М в типичных электролитных смесях. Он плохо растворяется в воде (примерно 6,5 г/100 мл при 20 °C), что ограничивает его использование в водных системах, но улучшает совместимость с неводными электролитами.

Термическая стабильность: разлагается при температурах выше 540°C в инертных условиях, хотя гидролиз происходит в присутствии влаги, выделяя фтористый водород (HF) и производные фосфорной кислоты. Эта термическая стойкость позволяет использовать его в процессах с умеренными температурами, таких как рецептура электролита для аккумуляторов и промышленный катализ.

Гигроскопичность: Умеренно гигроскопичен, поглощает влагу из воздуха с течением времени, что может вызвать частичный гидролиз. Это требует хранения в сухих условиях для поддержания чистоты, особенно в чувствительных к влаге областях, таких как производство электролита для аккумуляторов.

Плотность и структура: Имеет плотность 2,36 г/см³ и молярную массу 167,95 г/моль, с кубической кристаллической структурой, которая способствует эффективной диссоциации ионов в растворе. Симметрия аниона PF₆⁻ усиливает ионную подвижность, способствуя высокой проводимости органических растворителей.

Ионная проводимость: обеспечивает ионную проводимость 9–13 мСм/см в 1 М растворах органических растворителей, поддерживая эффективный перенос заряда в электрохимических устройствах, таких как SIB и суперконденсаторы.

Основные области применения

Гексафторфосфат натрия (CAS 12627-14-4) является неотъемлемой частью многочисленных технологических и промышленных процессов:

Натрий-ионные аккумуляторы (SIB): Служит в качестве первичной соли электролита в SIB, является перспективной альтернативой литий-ионным батареям из-за природного содержания натрия и низкой стоимости. Его высокая растворимость в органических растворителях позволяет образовывать проводящие электролиты, которые облегчают транспортировку ионов натрия между электродами. В лабораторных испытаниях электролиты на основе NaPF₆ поддерживают SIB с твердыми углеродными анодами и слоистыми оксидными катодами для достижения 1500+ циклов с сохранением емкости 75%, что делает их пригодными для хранения в сетях и недорогих энергетических приложений.

Суперконденсаторы: Используются в электролитах для суперконденсаторов на основе натрия, где его высокая ионная проводимость и широкое электрохимическое окно (до 3,8 В в органических растворителях) обеспечивают высокую плотность мощности и быстрые циклы заряда-разряда. Эти суперконденсаторы достигают плотности энергии 12–18 Вт·ч/кг с сохранением емкости 95% после 100 000 циклов, что идеально подходит для рекуперативного торможения и систем резервного питания.

Синтез ионных жидкостей: действует как прекурсор при производстве ионных жидкостей на основе натрия, которые используются в качестве зеленых растворителей в химическом синтезе и в качестве электролитов в высокотемпературных батареях. Эти ионные жидкости демонстрируют низкую летучесть и высокую термическую стабильность, а варианты, полученные от NaPF₆, находят применение в улавливании CO₂ и биокатализе.

Органический синтез: Функционирует как фторирующий агент и добавка электролита в электрохимических реакциях, способствуя синтезу фторированных органических соединений. Он способствует селективному фторированию в фармацевтических промежуточных продуктах и агрохимикатах, достигая выхода 70–85% в ключевых реакциях.

Гальваническое покрытие: используется в ваннах для нанесения благородных металлов (например, золота, палладия) на подложки. Анион PF₆⁻ помогает регулировать растворимость ионов металлов, улучшая однородность и адгезию покрытия, что имеет решающее значение для электроники и декоративных применений.

Преимущества и ограничения

NaPF₆ предлагает явные преимущества наряду с практическими соображениями:

Экономичность: Более доступен, чем специальные фторированные соли, такие как бис(фторсульфонил)имид натрия (NaFSI), что делает его пригодным для крупномасштабных применений, таких как сетевые аккумуляторные батареи и промышленное гальваническое покрытие.

Совместимость: Работает с широким спектром органических растворителей и электродных материалов, включая твердый углерод, ванадат натрия и аналоги берлинского синего, обеспечивая гибкость при проектировании SIB.

Налаженная цепочка поставок: Отработанные производственные процессы обеспечивают стабильную доступность и качество, поддерживая надежное промышленное производство.

Ограничения: Гидролиз во влажной среде приводит к образованию токсичных HF, требующих строгого контроля влажности при обращении и хранении. Его более низкая термическая стабильность по сравнению с NaFSI может ограничивать использование в высокотемпературных приложениях, и он демонстрирует более низкую ионную проводимость, чем усовершенствованные альтернативы, что ограничивает производительность в батареях с быстрой зарядкой.

Синтез и контроль качества

NaPF₆ производится с помощью эффективных производственных процессов:

Реакция метатезиса: фторид натрия (NaF) реагирует с пентафторидом фосфора (PF₅) в безводном растворителе фторида водорода (HF): NaF + PF₅ → NaPF₆.

Очистка: Сырой продукт очищается путем рекристаллизации из безводного ацетонитрила или PC для удаления остаточных примесей, достигая промышленной чистоты (>99,0%) при концентрации ионов металлов <10 ppm.

Контроль качества включает в себя:

Ионная хроматография для проверки чистоты PF₆⁻ и обнаружения загрязняющих веществ, таких как фтор (F⁻) или фосфат (PO₄³⁻).

Масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС) для измерения следов металлов (K, Ca, Fe <5 ppm).

Титрование по Карлу Фишеру для обеспечения содержания влаги <100 ppm, critical for preventing hydrolysis in electrolyte applications.

Безопасность и управляемость

Правильное обращение с NaPF₆ имеет важное значение для снижения рисков:

Токсичность: Вдыхание пыли или контакт с влагой может привести к выделению HF, вызывая сильное раздражение дыхательной системы и кожи. Хроническое воздействие ионов фтора может повлиять на здоровье костей, требуя соблюдения профессиональных ограничений (например, 2,5 мг/м³ для фтора в США).

Обращение: Использование в хорошо вентилируемых вытяжных шкафах с контролем влажности (<20% RH). Wear PTFE gloves, splash goggles, and a dust respirator to prevent contact.

Хранение: Хранить в герметичных, влагонепроницаемых контейнерах (например, из нержавеющей стали или полиэтилена высокой плотности) в прохладном, сухом месте, отдельно от сильных кислот и восстановителей.

Утилизация: классифицируется как опасные отходы из-за содержания фтора; утилизировать в соответствии с местными нормативными актами (например, EPA RCRA в США). Нейтрализуйте разливы с помощью карбоната кальция с образованием нерастворимого CaF₂.

Подробные протоколы действий в чрезвычайных ситуациях см. в паспорте безопасности продукта (SDS).

Упаковка и доступность

NaPF₆ доступен в формах, адаптированных к промышленным и исследовательским потребностям:

Промышленный класс: бочки от 25 кг до 50 кг для крупномасштабного производства электролита и гальванического покрытия.

Исследовательский класс: бутылки 100–5 кг в влагонепроницаемой упаковке для лабораторного использования, обеспечивающие высокую чистоту.

Форма раствора: Предварительно растворенный в смесях органических растворителей (например, 1,0 М в ПК/ацетонитриле) в контейнерах объемом 1–20 л для немедленного использования в сборке аккумуляторов.

Мировое производство возглавляют производители из Китая, Европы и США, годовая мощность которых превышает 8 000 тонн. Марки высокой чистоты (99,9%) доступны для передовой электроники и исследовательских приложений.

Для получения технических спецификаций, индивидуальных рецептур или информации о цепочке поставок свяжитесь с нашей командой, специализирующейся на фторированных химикатах и материалах для аккумуляторов.

Информация по охране труда и технике безопасности

Сигнальное слово: Опасность

Предупреждения об опасностях: H318-H335

Коды опасности: C

Меры предосторожности: P261-P280-P305 + P351 + P338

Коды рисков: Н/Д

Заявления о безопасности: Н/Д

Номер RTECS: Н/Д

Транспортная информация: NONH для всех видов транспорта

WGK Германия: 3

Пиктограмма GHS: изображение, изображение

Химические идентификаторы

Линейная формула: Li2Si5O11

Pubchem CID: 16212725

Номер MDL: MFCD00197874

Номер ЕС: 235-730-0

Название ИЮПАК: дилитий; BIS[[[Oxido(oxo)silyl]oxy-oxosilyl]oxy]-oxosilane

УЛЫБАЕТСЯ: [Li+]. [Li+]. [О-][Си](=О)O[Si](=O)O[Si](=O)O[Si](=O)O[Si](=O)[O-]

Идентификатор InchI: InChI=1S/2Li.O11Si5/c;; 1-12(2)8-14(5)10-16(7)11-15(6)9-13(3)4/q2*+1;-2

Клавиша inchI: WJZHQBRAMOCCLJ-UHFFFAOYSA-N

Упаковка стандартной упаковки:

Типичная оптовая упаковка включает в себя паллетированный пластик 5 галлонов/25 кг. ведра, бочки с фиброй и сталью до 1 тонны супермешков в полных контейнерах (FCL) или грузовиках (T/L). Исследуемые и отобранные количества, а также гигроскопичные, окисляющие или другие чувствительные к воздуху материалы могут быть упакованы в условиях аргона или вакуума. Растворы упаковываются в полипропиленовые, пластиковые или стеклянные банки объемом до 735 галлонов для жидкости на поддонах.