专利名称：一种采用离子液体常温电解制备碱金属铷和铯的方法
技术领域：
本发明涉及一种常温电解制备碱金属铷和铯的方法。碱金属铷、铯以其很强的化学活性和优异的光电性能而在生物医药、电子器件、特种材料和新型能源等领域应用广泛。但由于金属铷铯化学性质活泼，还原性太强而难以采用常规电解方法生成。传统的金属铷、铯制备方法主要有真空热分解法和活泼金属置换法。 例如工业上将金属钙与无水氯化铯按计量比混合勻，装入干燥的不锈钢反应器中，在高真空条件下缓慢升温至约80(TC，金属钙和氯化铯发生如下反应Ca+CsCl = CaCl+Cs收集还原得到金属铯蒸气，冷凝后即可获得金属铯。在高温条件下生产制备金属铷铯不仅需要消耗大量能源，同时也对生产设备的密封性和耐蚀性提出了更为苛刻的要求。鉴于铷、铯金属在特定领域的需求日益增大，而传统方法已不能满足实际需要，且具有很大的局限性，因此开发新型铷铯生产工艺具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于针对现有碱金属铷铯制备技术高温高能耗、生产设备的密封性、耐蚀性要求较高、操作复杂等缺点，提供一种采用离子液体常温电解制备碱金属铷铯的方法。该方法无需加热保温装置，可在常温条件下直接电解制备碱金属铷铯，大大降低了生产能耗并延长了生产设备的使用寿命，且操作简单，绿色环保。本发明的技术方案是采用溶解有铷离子或铯离子的咪唑类离子液体溶液为电解液，电解制备金属铷或铯；电解电位控制在离子液体电化学窗口下限与铷离子或铯离子起始还原电位之间，使铷铯金属离子在阴极还原析出。所述咪唑类离子液体的电化学窗口下限为-2. 2 -2. OV vs Ag。所述咪唑类离子液体的对铷或铯离子溶解度为20 50mmol/l为优选。本发明的方案中咪唑类离子液体优选为1-烷基-3-甲基咪唑离子液体，该离子液体具有式I所示结构通式其中烷基R的C数为2 5，阴离子X为Cl_、Br_、PF6_、BF4_其中之一；
权利要求
1.一种采用离子液体常温电解制备碱金属铷和铯的方法，采用溶解有铷离子或铯离子的咪唑类离子液体溶液为电解液，电解制备金属铷或铯；电解电位控制在离子液体电化学窗口下限与铷离子或铯离子起始还原电位之间，使铷铯金属离子在阴极还原析出。
2.根据权利要求1所述的方法，所述咪唑类离子液体的电化学窗口下限为-2. 2 -2. OV vs Ag。
3.根据权利要求2所述的方法，所述咪唑类离子液体的对铷或铯离子溶解度为20 50mmol/lo
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，所述的咪唑类离子液体为1-烷基-3-甲基咪唑离子液体，该离子液体具有式I所示结构通式其中烷基R的C数为2 5，阴离子X为 (1、81~、？ 6_、8 4_其中之一；
5.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于所采用的铷和铯盐为碱金属铷铯的氟化物、氯化物或氧化物。
6.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于以碳棒作为阳极，金属银电极、 玻碳电极或汞膜电极作为阴极。
7.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于电解在常温条件下进行。
8.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于电解采用的电解槽密封且在惰性气体保护下运行。
9.根据权利要求8所述的一种采用离子液体常温电解制备碱金属铷和铯的方法，其特征在于电解槽采用磁力或机械搅拌。
全文摘要
本发明涉及一种采用离子液体常温电解制备碱金属铷和铯的方法。通过采用溶解有铷离子或铯离子的离子液体溶液为电解液，常温条件下直接电解制备金属铷或铯。电解电位控制在离子液体电化学窗口下限与铷离子或铯离子起始还原电位之间，使铷铯金属离子在阴极还原析出。本发明所采用的离子液体具有电化学窗口宽、电导率高、性能稳定、环境友好等优异性能，并且对铷铯金属离子具有良好的溶解能力，可满足电解制备金属铷铯的要求。本发明克服了传统碱金属铷铯制备方法需要较高温度且生产设备腐蚀严重的缺点，大大提高了能源的利用率并延长了生产设备的使用寿命，可节约生产成本，提高经济效益。
文档编号C25C1/02GK102242376SQ20111021865
公开日2011年11月16日 申请日期2011年8月2日 优先权日2011年8月2日
发明者刘丹, 周海晖, 旷亚非, 王潇, 黄中原 申请人:湖南大学