一种水合三氯化钌晶体及其制备方法与流程

本发明涉及三氯化钌的制备，进一步地说，是涉及一种水合三氯化钌晶体及其制备方法和应用。

背景技术：

1、钌(ru)是铂族金属中的一员，在地壳中的含量仅为十亿分之一，是铂系元素中在地壳中含量最少的，是非常稀有的金属之一。它呈浅灰色，是一种坚硬的脆性金属，但性质稳定，耐腐蚀性强，可以抵抗所有酸的腐蚀。

2、钌具有多个价态，能够形成多种氧化态的复合物。多种氧化态的钌与不同配体形成丰富的钌配合物，具有良好的催化性能，被广泛应用于各种化学反应中，如应用于氢化反应、氧化反应、异构化反应、烯烃分解反应中等，具有选择性好、活性高、转化率高、稳定性好、反应能耗低等优势。

3、三氯化钌(rucl3)是一种重要的贵金属无机化合物，呈灰褐色或暗红色，由于具有独特的电子结构被广泛应用于石油化工、医药化工、精细化工和环保等领域。随着化工领域的迅速发展，对三氯化钌的需求越来越大，对其品质的要求也越来越高。由于无水三氯化钌极易吸水，因此，开发一种收率高、杂质含量低、含钌稳定的三氯化钌水合物的制备方法具有重大意义。

4、目前，制备三氯化钌的常规方法主要有喷雾干燥法、高温熔融法、离子交换法。上述方法主要以纯钌粉为起始原料，在酸性介质中氧化蒸馏，再用盐酸吸收液经浓缩、结晶、干燥获得三氯化钌。上述制备方法具有工艺复杂、能耗高、设备腐蚀严重、产品质量难控、收率低及污染环境等问题。且上述制备方法容易引入杂质离子，杂质离子则需要采用进一步反应或结晶的方式除去，而溶解过程或增加步骤又会造成钌的进一步损失。同时，传统结晶方法提纯三氯化钌时，一般是将氯钌酸浓缩液在结晶炉中进行结晶，由于结晶的温度和时间不同，得到的三氯化钌水合物中水含量不同，结晶温度越高，结晶时间越长，三氯化钌水合物rucl3·xh20(x＝0～5)中的结晶水越少，钌含量越高，最终可以得到无水三氯化钌rucl3。同时这种结晶过程中会排放大量酸，易腐蚀设备、污染环境，且每批次三氯化钌产品中的钌含量范围浮动较大，钌含量难以准确的控制。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供了一种水合三氯化钌晶体及其制备方法，水合三氯化钌晶体不仅纯度高，且不同批次制得的水合三氯化钌晶体中钌的含量稳定一致，浮动小。

2、首先，本发明的目的之一是提供一种水合三氯化钌晶体。

3、具体地，水合三氯化钌晶体的化学式为rucl3·xh20，其中，x＝0～5，优选x＝2.8～3.2。

4、进一步地，在水合三氯化钌晶体中，钌的质量含量为38.4～38.6％，优选38.45～38.55％。

5、其次，本发明的目的之二是提供本发明目的之一的水合三氯化钌晶体的制备方法。

6、具体地，所述方法包括以下步骤：

7、步骤一、将钌粉加入电解池中进行电解，过滤后，得到含有氯钌酸的盐酸溶液；

8、步骤二、将含有氯钌酸的盐酸溶液进行蒸馏，得到氯钌酸浓缩液；

9、步骤三、在通入含有水分的保护性气体气氛保护下，将氯钌酸浓缩液通过旋转蒸发的方式析出晶体，得到水合三氯化钌晶体。

10、进一步地，在步骤一中，电解池中的电解液为盐酸。其中，钌粉与电解液用量的质量比为1：10～100；盐酸的质量浓度为35％～37％。

11、进一步地，在步骤一中，电解的条件为：

12、电解的电压为50～100v；

13、电解进行的时间为2～12h。

14、值得一提的是，本案通过电解的方式将钌粉转化为氯钌酸(化学式为h2[rucl6])时，不会引入杂质，保障水合三氯化钌晶体具有较好的纯度。

15、其中，电解方法采用现有技术中常规的电解方法，本发明中，优选按照专利cn108977831a中公开的方法。

16、进一步地，在步骤二中，蒸馏的条件为常压蒸馏，且蒸馏至氯钌酸浓缩液中钌含量为80～100g/l时为止。

17、进一步地，在步骤三中，在进行旋转蒸发时，加入的氯钌酸浓缩液的体积为蒸馏容器体积的30～40％。

18、进一步地，在步骤三中，旋转蒸发的条件为：

19、旋转的转速为90～110转/min，优选为95～100转/min；

20、压力为0.094～0.096mpa，优选为0.095～0.955mpa；

21、温度为65～75℃，优选为68～70℃。

22、值得一提的是，在旋转蒸发过程中，水合的三氯化钌晶体不断析出，且从蒸馏瓶壁自动脱落，得到结构松散的晶体。

23、进一步地，在步骤三中，保护性气体选自于氮气；氮气通入的流速为0.5～0.6l/min。

24、进一步地，在步骤三中，保护性气体通入旋转蒸发装置内前，需先通过加湿罐，其中加湿罐内装有15～20cm高度的水，保护性气体从加湿罐底部通入，上部输出，保证保护性气体通过加湿罐后携带足够的水含量。引入的含水保护性气体及配合特定的旋蒸条件保证了水合三氯化钌中钌含量的稳定一致。同时由于使用了加湿的保护性气体，则不需要严格控制旋转蒸发时晶体析出的结束时间，水合三氯化钌晶体也不会失水过多。

25、值得一提的是，本案由于在旋转蒸发的过程中通入了一定含水量的保护性气体，得到稳定钌含量及松散晶体结构的水合三氯化钌晶体。其中，初期引入一定含水量的保护性气体能够促使溶液快速脱水并析出松散结构的晶体，在结晶析出后，又能使得水合三氯化钌不会过多脱水，得到稳定水含量及钌含量的水合三氯化钌晶体；同时保证了水合三氯化钌晶体从蒸馏瓶壁自动脱落，保持松散的晶体结构。

26、相对于现有技术，本发明的有益效果为：

27、1、本发明提供的水合三氯化钌结晶制备工艺简单先进，水合三氯化钌产品中钌含量准确稳定，无任何副产物生成，产品中的盐酸还可以回收利用，具有绿色环保优点。

28、2、本发明提供的水合三氯化钌晶体中钌含量在38.4～38.6％之间，钌含量的稳定一致，且纯度高，可达99.8％，钌的利用率可达99.9％。

1.一种水合三氯化钌晶体，所述水合三氯化钌晶体的化学式为rucl3·xh20，x＝0～5，在所述三氯化钌晶体中，钌的质量含量为38.4～38.6％。

2.根据权利要求1所述的水合三氯化钌晶体，其特征在于，在所述水合三氯化钌晶体的化学式中，x＝2.8～3.2。

3.根据权利要求1所述的水合三氯化钌晶体，其特征在于，在所述水合三氯化钌晶体中，钌的质量含量为38.45～38.55％。

4.根据权利要求1～3之任一项所述的水合三氯化钌晶体的制备方法，所述方法包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的水合三氯化钌晶体的制备方法，其特征在于，在所述步骤一中，电解池中的电解液为盐酸；

6.根据权利要求4所述的水合三氯化钌晶体的制备方法，其特征在于，在所述步骤二中，蒸馏的条件为常压蒸馏，蒸馏至所述氯钌酸浓缩液中钌含量为80～100g/l时为止。

7.根据权利要求4所述的水合三氯化钌晶体的制备方法，其特征在于，在所述步骤三中，在进行旋转蒸发时，加入的所述氯钌酸浓缩液的体积为蒸馏容器体积的30～40％。

8.根据权利要求4所述的水合三氯化钌晶体的制备方法，其特征在于，在所述步骤三中，旋转蒸发的条件为：

9.根据权利要求4所述的水合三氯化钌晶体的制备方法，其特征在于，所述保护性气体为氮气；优选地，氮气通入的流速为0.5～0.6l/min。

10.根据权利要求9所述的水合三氯化钌晶体的制备方法，其特征在于，所述氮气通入旋转蒸发装置内前，先通过加湿罐，所述加湿罐内装有15～20cm高度的水；氮气从加湿罐底部通入，上部输出。