Титанат лития и калияCAS #: 39318-30-4

Синонимы

литий, магний, оксид титана, KLiOTi

Формула соединения: KLiTiO3

Молекулярная масса: 141,9

Внешний вид: порошок от белого до грязно-белого

Температура плавления: 1150-1250 °C

Температура кипения: н/д

Плотность: ~3,5 г/см3

Растворимость в H2O: Н/Д

рН: 9,5-11,5

Точная масса: 141.9123945

Масса моноизотопа: 141,9123945

Твердость по шкале Мооса: ~4 Кристаллическая фаза /

Структура: Моноклинная

Введение продукта: Трифторметансульфонат цезия (CsCF₃SO₃, CAS #: 39318-30-4)

Трифторметансульфонат цезия с химической формулой CsCF₃SO₃ и номером CAS 39318-30-4 представляет собой специализированную фторированную соль, известную своими уникальными ионными свойствами и стабильностью в экстремальных условиях. Это белое кристаллическое соединение, состоящее из катионов цезия (Cs⁺) и анионов трифторметансульфоната (CF₃SO₃⁻), сочетает в себе высокую растворимость, термическую стойкость и электрохимическую инертность, что делает его незаменимым в передовом материаловедении, катализе и высокопроизводительных энергетических системах. Большой размер катионов и сильно выделяющая электроны природа группы трифторметансульфоната наделяют его различными свойствами в растворах и твердотельных приложениях, что отличает его от более легких аналогов щелочных металлов, таких как трифторметансульфонат натрия или калия.

Химические и физические свойства

Трифторметансульфонат цезия обладает набором свойств, адаптированных к высокотехнологичным приложениям:

Растворимость: Хорошо растворяется в полярных растворителях, включая воду (210 г/100 мл при 25°C), метанол, ацетонитрил и диметилформамид (DMF). Эта исключительная растворимость позволяет получать электролиты с высокой концентрацией (до 3 М в органических растворителях), поддерживая высокую ионную проводимость в электрохимических устройствах.

Термическая стабильность: Демонстрирует замечательную термическую стабильность, разлагаясь при температуре выше 350°C, что значительно выше, чем у многих сульфонатных солей. Эта устойчивость позволяет использовать его в высокотемпературных процессах, таких как регенерация катализаторов и датчики экстремальных условий.

Гигроскопичность: Умеренно гигроскопичен, поглощает влагу из воздуха, но остается химически стабильным даже при гидратации. В отличие от некоторых фторсодержащих солей, он не подвергается гидролизу, что упрощает хранение и обращение в условиях окружающей среды.

Плотность и структура: Имеет плотность 3,0 г/см³ и молярную массу 301,98 г/моль, с кристаллической решетчатой структурой, которая способствует эффективной диссоциации ионов. Большой катион Cs⁺ снижает энергию решетки, повышая растворимость как в полярных, так и в слабополярных растворителях.

Ионная проводимость: Обладает высокой ионной проводимостью в растворе (до 20 мСм/см в 1 М ацетонитриле) благодаря превосходной диссоциации ионов Cs⁺ и CF₃SO⁻, что делает его идеальным для применения в электролитах, требующих быстрого переноса ионов.

Основные области применения

Трифторметансульфонат цезия (CAS 39318-30-4) находит критическое применение в специализированных областях, требующих высокой производительности и стабильности:

Усовершенствованное хранение энергии: служит в качестве добавки к электролиту в высокотемпературных батареях и суперконденсаторах. В цезион-ионных батареях (CIB) он повышает стабильность электролитов при повышенных температурах (100–150 °C), что позволяет работать в суровых условиях, таких как геотермальные электростанции. Его добавление в электролиты увеличивает срок службы на 30% по сравнению с обычными солями, так как большой катион Cs⁺ подавляет образование дендритов на электродах.

Катализ и органический синтез: действует как катализатор на основе кислоты Льюиса в сложных органических реакциях, включая алкилирование по Фриделю-Крафтсу и процессы фторирования. Его уникальный размер катионов способствует селективной активации субстратов, достигая выхода 90%+ при синтезе фармацевтических промежуточных продуктов и фторированных агрохимикатов. Он также способствует образованию углерод-углеродных связей в реакциях перекрестного связывания, превосходя более легкие катализаторы из щелочных металлов в системах со стерическими препятствиями.

Материаловедение: используется в синтезе ионопроводящих полимеров и керамики. При легировании в твердые электролиты на основе сульфидов он увеличивает ионную проводимость на 2–3 порядка, что позволяет использовать их в твердотельных батареях. Он также функционирует как флюс при производстве оптических стекол, снижая температуру плавления и улучшая прозрачность в инфракрасном спектре.

Аналитическая химия: используется в качестве добавки в масс-спектрометрии и ионной хроматографии для повышения эффективности ионизации и пикового разрешения. Его большой размер катионов сводит к минимуму помехи при обнаружении аналита, что делает его ценным для количественного определения следов металлов и органических соединений в сложных матрицах.

Ядерная энергия: используется в реакторах на расплавленных солях (MSR) в качестве компонента смесей теплоносителей. Его высокая термическая стабильность и низкое сечение поглощения нейтронов (0,2 барна для Cs-133) делают его пригодным для регулирования температуры реактора и потока нейтронов, дополняя другие расплавленные соли, такие как FLiBe (фторид-литий-бериллий).

Преимущества и ограничения

Трифторметансульфонат цезия обладает явными преимуществами для специализированных применений, а также имеет следующие преимущества:

Экстремальные эксплуатационные характеристики: Его термическая стабильность и устойчивость к химическому воздействию делают его идеальным для работы в условиях высоких температур, коррозии или радиации — условиях, где более легкие соли щелочных металлов разлагаются.

Ионные свойства: Большой катион Cs⁺ уменьшает спаривание ионов в растворе, повышая ионную проводимость и каталитическую активность как в водных, так и в органических системах. Это свойство критично для электрохимических устройств, требующих высокой плотности мощности.

Селективность: При катализе его размер и зарядовые характеристики позволяют селективно активировать субстраты, уменьшая побочные реакции и улучшая чистоту продукта.

Ограничения: Более высокая стоимость по сравнению с аналогами натрия или калия из-за относительного дефицита цезия (3 ppm в земной коре) ограничивает широкомасштабное использование в чувствительных к стоимости приложениях. Его высокая плотность также может ограничивать использование в приложениях, критически важных по весу, таких как аэрокосмические компоненты.

Синтез и контроль качества

Трифторметансульфонат цезия получают путем контролируемого обезвреживания и очистки:

Кислотно-щелочная реакция: трифторметансульфоновая кислота (CF₃SO₃H) реагирует с карбонатом цезия (Cs₂CO₃) или гидроксидом цезия (CsOH) в водном растворе: 2 CF₃SO₃H + Cs₂CO₃ → 2 CsCF₃SO₃ + CO₂ + H₂O.

Очистка: Сырой продукт перекристаллизуется из безводного метанола или ацетонитрила для удаления примесей, достигая уровня чистоты 99,9% для электронных и ядерных сортов.

Контроль качества включает в себя:

Ионная хроматография для проверки чистоты анионов и обнаружения остаточного хлорида или сульфата.

Масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС) для измерения следов металлов (Na, K, Ca <1 ppm) critical for high-purity applications.

Термогравиметрический анализ (ТГА) для подтверждения начала разложения (>350°C).

Безопасность и управляемость

Правильное обращение с трифторметансульфонатом цезия определяется его химическими свойствами:

Токсичность: Низкая острая токсичность, но проглатывание или вдыхание пыли может вызвать раздражение слизистых оболочек. Ионы цезия демонстрируют низкую биоаккумуляцию, но хроническое воздействие должно быть сведено к минимуму.

Обращение: При работе с порошком надевайте нитриловые перчатки, защитные очки и респиратор от пыли. Используйте в хорошо проветриваемом вытяжном шкафу, чтобы избежать вдыхания частиц.

Хранение: Хранить в плотно закрытом контейнере в прохладном, сухом месте, вдали от сильных кислот (которые могут выделять токсичные HF) и восстановителей.

Утилизация: Утилизируйте отходы как опасные материалы в соответствии с местными нормами для фторсодержащих соединений и тяжелых металлов. Нейтрализуйте разливы гидроксидом кальция (Ca(OH)₂) с образованием нерастворимых фторидов и солей цезия.

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

Упаковка и доступность

Трифторметансульфонат цезия выпускается в формах, адаптированных для специализированных применений:

Класс высокой чистоты: бутылки 100–5 кг с чистотой 99,9% для электроники, катализа и ядерных применений.

Исследовательский класс: флаконы от 10 г до 100 г для лабораторного использования, обеспечивающие сверхнизкое содержание металлических примесей (<0.1 ppm).

Форма раствора: Предварительно растворен в растворителях, таких как ацетонитрил (1 М) или вода (0,5 М) в контейнерах объемом 100–1 л для немедленного использования в реакциях или приготовлении электролитов.

Глобальное производство ограничено специализированными химическими производителями в Европе, США и Японии, годовая мощность которых превышает 50 тонн. Предложение тесно связано с наличием цезиевой руды, в основном из источников в Канаде и Зимбабве.

Для получения технических спецификаций, индивидуальных рецептур или поддержки в поиске поставщиков свяжитесь с нашей командой, специализирующейся на соединениях редких щелочных металлов и современных материалах.

Информация по охране труда и технике безопасности

Сигнальное слово: Предупреждение

Паспорта опасности: H303-H315-H320-H335

Коды опасностей: Xi

Коды рисков: Н/Д

Заявления о безопасности: Н/Д

Транспортная информация: NONH для всех видов транспорта

Пиктограмма GHS: изображение

Химические идентификаторы

Линейная формула: LiKTiO3

Pubchem CID: 56842921

Номер MDL: Н/Д

Номер ЕС: 445-620-6

Название ИЮПАК: литий; калий; кислород(2-); титан (4+)

УЛЫБАЕТСЯ: [Li+]. [О-2]. [О-2]. [О-2]. [К+]. [Ти+4]

Идентификатор inchI: InChI=1S/K.Li.3O.Ti/q2*+1; 3*-2;+4

Клавиша InchI: KYNMDCQWTUNNCD-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.