10034-85-2 / 氫碘酸的制備與應用

【背景及概述】^[1][2][3]

氫碘酸化學式HI，式量127.91。氫碘酸是碘化氫的水溶液，市售品有57％52％兩種規(guī)格。無色液體。飽和溶液在0℃時含90%的碘化氫。是一種強酸。有強腐蝕性和強還原性。常溫下能被空氣中氧氧化而析出碘，使溶液變淡黃色。需避光密封保存。氫碘酸是一種具強腐蝕性的無機酸，主要用于通用試劑，分析試劑及還原劑，有機碘化物的制備，可作為醫(yī)藥用中間體，殺菌劑的原料。現(xiàn)有技術(shù)中，氫碘酸的制備方法采用赤磷、碘與水反應，經(jīng)蒸餾制備得到。由于氫碘酸不穩(wěn)定，在儲存中遇光及空氣的作用下，會游離出單質(zhì)碘而變?yōu)辄S色，棕色甚至褐色，影響氫碘酸的質(zhì)量，使用時需對氫碘酸進行純化。經(jīng)典的純化方法是將適量亞磷酸加入氫碘酸中進行加熱，用蒸餾的方法去除氫碘酸中的單質(zhì)碘，達到純化的目的，但該方法蒸餾溫度高，操作繁瑣，易污染環(huán)境，安全性差，能耗大，成本高，缺乏實用性。

【應用】^[4][5

氫碘酸是一種具強腐蝕性的無機酸，主要用于通用試劑，分析試劑及還原劑，有機碘化物的制備，可作為醫(yī)藥用中間體，殺菌劑的原料。應用舉例如下：

1. 利用氫碘酸制備大面積石墨烯紙。石墨烯由于其優(yōu)異的導電性、透光性、傳熱性和力學性能而在電子、光學等眾多領(lǐng)域展示了巨大的潛在應用價值。制備方法包括以下步驟：

1)將氧化石墨烯溶解于去離子水中并超聲分散，制備成濃度為1mg/L-5mg/L的分散均勻氧化石墨烯溶液，之后將氧化石墨烯溶液注入平底的玻璃容器中，烘干后得到氧化石墨烯紙；

2)將步驟2)得到的氧化石墨烯紙置于玻璃基底容器中，滴加過量氫碘酸進行還原反應，還原反應結(jié)束后得到反應物；

3)用去離子水清洗并烘干反應物，得到大面積石墨烯紙。

該方法利用氫碘酸還原培養(yǎng)皿等其他玻璃基底的氧化石墨烯紙，實現(xiàn)了石墨烯紙的簡單快速制備，工藝流程簡單、高效、穩(wěn)定、可控，成本遠低于常規(guī)的石墨烯紙的制備方法，在超級電容器、電極、光電子器件等領(lǐng)域具有廣泛的應用價值。

2. 作為試劑制備一種碘化汞薄膜籽晶層，達到以碘化汞配合物作為生長單元進行晶體生長的目的。依次包括下述步驟：

a、基片的準備：裁割I(lǐng)TO或TFT玻璃制成基片，按照常規(guī)處理方法得到潔凈光滑的基片，放入充滿氬氣的手套箱中；

b、反應溶液的制備：在充滿氬氣的手套箱中，將碘化汞（HgI₂）粉末加入到氫碘酸中，適度攪拌后形成濃度范圍為0.2~0.6g/L的溶液反應體系，溶液配好后繼續(xù)攪拌0.5~1h后結(jié)束；

c、液相沉積：將潔凈的基片水平放入容器底部的溶液中進行沉積生長；將容器放在平板電極間，基片位置置于電極板高度方向的中心，電極間電壓設(shè)定形成24~72V/cm開始沉積；沉積過程中，生長環(huán)境溫度為20~30℃，沉積時間72~120h；關(guān)閉靜電場電源，將剩余殘液從稱量瓶中移出；然后取出生長好的基片，此時基片上有已有一層紅色的多晶碘化汞籽晶層；

d、籽晶層處理：將多晶碘化汞籽晶層置于在氬氣氣氛下恒溫干燥1~2h，然后在真空條件下保存。

【制備】^[2]

氫碘酸及其含氧酸的制備

方法1：碘和紅磷在水中合成氫碘酸的粗品，再經(jīng)蒸餾而得。

合成反應有以下兩步：

合成溫度不得超過80℃，否則碘容易揮發(fā)損失。有時液面上有閃光現(xiàn)象，這是飛逸出的碘和磷在空中發(fā)生反應的原故。這種情況容易發(fā)生安全事故，應力求避免，所以操作時應充分攪拌，讓碘和磷完全淹沒于水中。另有一安全問題值得注意，即在蒸餾過程中可能發(fā)生爆炸事故。經(jīng)反復查找原因，主要由于過剩的紅磷未濾干凈所致。合成后需靜置過夜，讓未反應的紅磷沉降到容器底部，然后仔細過濾，事故是可以避免的。己知氫碘酸是氫鹵酸中穩(wěn)定性最差的，見光極易分解而變黃。所以蒸餾時常將冷凝器和接收瓶涂成黑色或裹上黑紙，車間通常安排在夜班蒸餾。

2. 用硫化氫還原碘而制得：

在1L燒瓶中加入500mL純水和40g碘，在攪拌下通入H₂S。當溶液變?yōu)闊o色時，追加50g碘，再通入H₂S。如此反復操作至碘的總量加到250g為止。然后用碘調(diào)至微黃色，在陰涼處放置l～2日后過濾，蒸餾，蒸出的氫碘酸略帶色，除微量碘外，幾乎無其它雜質(zhì)。

3. 氫碘酸的精制

1）市售已變暗的45％氫碘酸，可用磷酸三丁酯的三氯甲烷或苯溶液進行萃取，經(jīng)一次萃取，即可完全除去游離碘。

2）用離子交換法除去游離碘。用碘化鉀溶液制成碘化物離子型強堿性陰離子交換樹脂，裝入直徑為icm、長5cm的交換管中。市售品以每分鐘0.5～1.0mL的速度通過，去掉最初流出的約5mL，接收瓶需避光。

3）大量處理時，可用純水稀釋至比重達到1.5。在蒸餾瓶中加熱到沸點時，滴加50％次膦酸HPH 0 溶液，直到碘的顏色消失為止。然后蒸餾，收集l26～127℃的餾分。

【主要參考資料】

[1] 中學教師實用化學辭典

[2] 曹素忱. 氫碘酸及其含氧酸的制備[J]. 試劑與精細化學品, 2006 (5): 5-7.

[3] 鄭琦;陳晨;胡鳴;趙嘉賓.一種氫碘酸的純化方法CN201110208319.X，申請日2011-07-25
[4] 郭新立;張偉杰;趙麗;葛創(chuàng);張弘毅;王小娟;劉園園;祝龍.一種利用氫碘酸制備大面積石墨烯紙的方法.CN201710020781.4，申請日2017-01-12

[5]許崗;楊叢笑;李俊英;李高宏;谷智;靳長清;魏永星;陳靜;侯雁楠.一種碘化汞薄膜籽晶層的制備方法CN108560050，申請日29.05.2018