机械化学法生产不含HF的氟化学品

2023-07-22 11:46来源:大智报

一种制造含氟化学品的新技术绕过了氟化氢(HF)气体的生产。这可以使氟化学品的生产更安全,开发这种方法的研究人员说,它也有可能简化供应链,减少能源需求,有助于降低该行业的碳足迹。

目前生产的含氟化学品中的所有氟原子都来自天然矿物氟化钙,也称为萤石。为了生产含氟化学品,必须通过酸级氟石与硫酸在高温下反应的能源密集型过程将氟石转化为氟化氢。

然而,氟化氢是剧毒的,尽管有严格的安全协议,但还是发生了几起泄漏事件,对环境造成了破坏性影响,在某些情况下甚至造成了致命的后果。

因此,由英国牛津大学的研究人员领导的一个团队着手开发一种更安全、更可持续的氟化方法,使学术研究人员和工业界能够直接从萤石中获得含氟化学品,同时避免HF的产生。

Close up of a colourless fluorite mineral with cubic crystals

氟化学品中存在的所有氟原子都来自天然存在的萤石

牛津大学的博士生卡勒姆·帕特尔说:“含氟化学物质在我们的日常生活中占有重要地位,对社会产生了巨大的影响,从药品到材料。”但最近由于泄漏和工业事故,氟化氢在媒体上名声大噪。

“我们的目标是重新思考整个管道,让氟化学重新焕发活力。我们是一个对氟化学感兴趣的团队,但要找到一种更清洁、更便宜、更安全、更可持续的方法。”

该小组的调查受到磷酸钙生物矿化过程的启发,磷酸钙生物矿化对骨骼和牙齿的形成至关重要。

帕特尔解释说:“鉴于(萤石)的不溶性,我们认为它非常适合机械化学,但机械化学本身并不能解决从萤石中释放氟化物的问题,所以我们转向大自然,以激发我们如何做到这一点。”

他补充说:“钙和磷酸盐经过矿化作用形成骨骼和牙齿。”“从中获得灵感,我们想知道磷酸盐是否可以用来激活萤石,以获得用于制备含氟化学品的氟化物。”

该团队用磷酸钾对酸级萤石进行球磨,以生产粉状的活化萤石,可用于氟化各种有机分子。由此产生的粉状产品,研究人员称之为Fluoromix,可以直接从CaF2合成50多种不同的含氟化学物质,收率高达98%。

牛津合成化学家Veronique Gouverneur是该项目的负责人,他说:“我们的计划是在考虑可持续性的情况下,从总体上重新思考氟化学。”“这不仅是你必须生产HF的事实,而且是你必须将HF从一个制造厂运送到另一个制造厂的事实。每次把它从A点移到B点,都要消耗能量,而且这是一种危险的化学物质。因此,现在我们可以直接提取酸级萤石,并在学术界和工业界的任何地方使用这种化学物质,这确实缩短了供应链。”

“如果我用一句话来总结的话:它既简单又巧妙。在德国马克斯普朗克煤炭研究所(Max Planck Institute for Coal Research)从事氟化化学研究的里特(Tobias Ritter)说。“有时你会看着一篇论文说:‘我真希望是我想出了这个主意。’”

“这个(项目)真正酷的地方在于,如果他们想要开始氟化化学,他们就会采用所有人都采用的方法——氟化钙——然后他们通过给钙提供比氟化物更喜欢的东西——磷酸盐——来绕过这个大屏障,他们设法通过机械化学过程做到了这一点,”里特说,他没有参与这个项目。

他补充说,这种方法的一大优势是,我们可以直接从矿中提取矿石,而不需要经过高能量的过程。

《化学世界观》科学通讯员

朱莉娅·罗宾逊报道。

  • A man talking at a lecturn

    斯坦福大学校长在独立审查发现其研究存在问题后辞职

  • An illustration showing inside a man's head wher<em></em>e a dark scary landscape is being replaced by a bright colourful psychedelic one

    澳大利亚为抑郁症的致幻剂开绿灯,而英国的研究则远远落后

  • Covid virus particles

    空气帽Nitor实时检测空气中的病毒颗粒

聚文网声明:未经许可,不得转载。
生活
综合