Литий, калий, ацетилфосфатCAS #: 94249-01-1

Синонимы

Ацетилфосфат литий-калийная соль, высокоэнергетический донор фосфата

Формула соединения: C2H3KLiO5P

Молекулярная масса: 184,06

Внешний вид: Солидный

Температура плавления: > 300°C

Температура кипения: н/д

Плотность: Н/Д

Растворимость в H2O: 25 мг/мл

Точная масса: 183.951521

Масса моноизотопа: 183,951521

Введение продукта: Гексафторфосфат калия (KPF₆, CAS #: 94249-01-1)

Гексафторфосфат калия с химической формулой KPF₆ и номером CAS 94249-01-1 представляет собой широко используемую фторированную неорганическую соль, которая играет ключевую роль в электрохимических системах, промышленном синтезе и передовом материаловедении. Это белое кристаллическое соединение, состоящее из катионов калия (K⁺) и анионов гексафторфосфата (PF₆⁻), ценится за высокую растворимость в полярных органических растворителях, умеренную термическую стабильность и эффективную ионную проводимость — свойства, которые делают его универсальным материалом для калий-ионных аккумуляторов (PIB), катализа и специальных химических процессов. Его соотношение производительности и экономичности сделало его основным продуктом как в промышленном производстве, так и в исследовательских приложениях.

Химические и физические свойства

KPF₆ 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 М в типичных электролитных смесях. Он труднорастворим в воде (примерно 4,4 г/100 мл при 20 °C), что ограничивает его использование в водных системах, но улучшает совместимость с неводными электролитами.

Термическая стабильность: разлагается при температуре выше 530°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 при умеренных температурах, таких как рецептура электролита для аккумуляторов.

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 2,55 г/см³ и молярную массу 184,07 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 8–12 мСм/см в растворах органических растворителей с концентрацией 1 М, поддерживая эффективный перенос заряда в электрохимических устройствах, таких как PIB и суперконденсаторы.

Основные области применения

Гексафторфосфат калия (CAS 94249-01-1) является неотъемлемой частью многочисленных технологических и промышленных процессов:

Калий-ионные батареи (PIB): служит основной солью электролита в PIB, является перспективной альтернативой литий-ионным батареям из-за природного изобилия калия. Его высокая растворимость в органических растворителях позволяет образовывать проводящие электролиты, которые облегчают транспортировку ионов калия между электродами. В лабораторных испытаниях электролиты на основе KPF поддерживают PIB с твердыми углеродными анодами для достижения 1000+ циклов с сохранением емкости 70%, что делает их пригодными для хранения в сетях и недорогих энергетических приложений.

Синтез ионных жидкостей: действует как прекурсор при производстве ионных жидкостей на основе калия, 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 KPF, находят применение в процессах катализа и разделения газов.

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 75–85% в ключевых реакциях.

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

Аналитическая химия: используется в качестве эталона в ионной хроматографии для обнаружения и количественного определения ионов калия в экологических и биологических образцах. Его стабильные ионные свойства обеспечивают точную калибровку и измерения.

Преимущества и ограничения

KPF₆ предлагает явные преимущества наряду с практическими соображениями:

Экономичность: Более доступен, чем специальные фторированные соли, такие как бис(фторсульфонил)имид калия (KFSI), что делает его пригодным для крупномасштабных применений, таких как промышленное гальваническое покрытие и производство аккумуляторов.

Совместимость: Работает с широким спектром органических растворителей и электродных материалов, включая твердый углерод, аналоги берлинской лазури и оксиды переходных металлов, обеспечивая гибкость при проектировании PIB.

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 KFSI может ограничивать использование в высокотемпературных приложениях, и он демонстрирует более низкую ионную проводимость, чем передовые альтернативы, что ограничивает производительность в батареях с быстрой зарядкой.

Синтез и контроль качества

KPF₆ производится с помощью эффективных производственных процессов:

Реакция метатезиса: Фторид калия (KF) реагирует с пентафторидом фосфора (PF₅) в безводном растворителе фторида водорода (HF): KF + PF₅ → KPF₆.

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 (Na, Ca, Fe <5 ppm).

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

Безопасность и управляемость

Надлежащее обращение с KPF₆ 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

KPF₆ 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 5000 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: H314-H361

Коды опасности: C

Меры предосторожности: P280-P305 + P351 + P338-P310

Коды рисков: 63-34

Заявления по технике безопасности: 26-27-36/37/39-45

Номер RTECS: Н/Д

Транспортная информация: NONH для всех видов транспорта

WGK Германия: 3

Химические идентификаторы

Линейная формула: CH3COOP(O)(OK)(OLi)

Pubchem CID: 6098323

Номер MDL: MFCD00002134

Номер ЕС: 304-378-0

Название ИЮПАК: литий; калий; ацетилфосфат

Beilstein/Reaxys No: 5689718

УЛЫБАЕТСЯ: [Li+]. CC(=O)OP(=O)([O-])[O-]. [К+]

Идентификатор InchI: InChI=1S/C2H5O5P. K.Li/c1-2(3)7-8(4,5)6;; /h1H3,(H2,4,5,6);; /q; 2*+1/-2

Клавиша inchI: RLQMPLKXFIXRCV-UHFFFAOYSA-L

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.