电解四甲基碳酸氢铵制备四甲基氢氧化铵.pdf

2010年第18卷
合成化学
Vol,18,2010
第3期,365~367
Chinese Joumal of Synthetic Chemistry
No.3,365~367
研究简报
电解四甲基碳酸氢铵制备四甲基気氧化铵
曾庆云,任保增,李宪民,蒲彦锋
(郑州大学化工与能源学院,河南郑州450001)
摘要:以四甲基碳酸氢铵为原料,钛基二氧化钌为阳极,不锈钢为阴极,在H型电解槽中恒电流密度电解合成
四甲基氯氧化铵,主要考察了合成工艺中离子交换膜种类、原料浓度、电解温度和电流密度对电流效率的影响。
研究结果表明,当采用旭化成F403D为阳离子交换膜,在四甲基碳酸氢铵浓度为1.41ml·L“,电解液温度
40℃~60℃,电流密度792A?m2的条件下,电流效率可达83.5%。
关键词:四甲基碳酸氢铵;四甲基氢氧化铵;电化学;电解
中图分类号:0464.5
文献标识码:A
文章编号:1005-1511(2010)034036503
Preparation of Tetramethylammonium Hydroxide by
Electrolyzing Tetramethylammonium Bicarbonate
ZENG Qing-yun, REN Bao-zeng, LI Xian-min, PU Yan-feng
(School of Chemical and Energy Engineering, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, China
Abstract The electrolytic synthesis of tetramethylammonium hydroxide in an H type electrolytic cell
under a constant current density was studied, by using tetramethylammonium bicarbonate as raw ma
terial, Ti supported ruthenium dioxide as anode and stainless steel as cathode The effects of ion ex
change membrane, concentration of tetramethylammonium bicarbonate, temperature of electrolyte and
current density on the current efficiency of the process for synthesis were investigated. The resrlts
showed that the current efficiency was up to 83. 5% under optimal operating conditions: Aciples
F4403 D cation exchange membrane, concentration of tetramethylammonium bicarbonate 1. 41 mol
L1, electrolyte temperature40℃-60℃, current density792A·m2
Keywords: tetramethylammonium bicarbonate; tetramethylammonium hydroxide; electrochemistry
lectrolysis
四甲基氢氧化铵(TMAH)又称氢氧化四甲基片蚀刻剂?,CMP过程超纯清洗剂,同时也是液
铵,是一种碱性相当于苛性碱的有机碱,它在工业品显示器中的显像液。目前TMAH的生产方法
领域有着广泛的用途,如用于有机硅系列产品合主要有氧化银法离子交换树脂法、碱置换法、离
成中的催化剂,聚脂类聚合、纺织行业、塑料制品子膜电解法等以。由于传统制取TMAH的方法
行业、皮革行业等リ。电子级TMAH在电子行业具有成本高和杂质离子含量高等缺陷,从上世纪
中广泛用作 FI-LCD,IC正胶显影剂,硅晶80年代以来,人们°-3开始用电解法制备
收稿日期:2010-0106
基金项目:河南省重大科技攻关项日资助(092101210200,092101210201);教育部郑州大学“211”工程资助项日
作者简介:曾庆云(1984-),女,汉族,河南信阳人,硕士研究生,主要从事绿色过程工程与清洁生产技术的研究。
通讯联系人:任保增,博士,数授,E-mail: rentz(@u,edu,cn
万方数据
合成化学
Vol.I8.2010
TMAE。电解法主要是以四甲基铵盐为电解原
料,在含有离子交换膜的电解槽中电解获得
TMAHO
本文以四甲基碳酸氢铵(1)为电解原料,采
用恒电流密度法电解合成TMAH。
wat
12
1实验部分
1
将阳离子交换膜在0.5mol?L'硫酸溶液中
浸泡8h,用去离子水漂洗,然后在3%TMAH溶
液中浸泡一昼夜,用去离子水洗净,待用?。
在聚丙烯材质的H型双极室电解槽中,以钛
基二氧化钉为阳极(菱形网孔,开孔率50%),
图1电解合成TMAH的装置示意图
304不锈钢为阴极(表面钻小孔,开孔率24.6%),
Figure 1 The set-up diagram of
阳极室装有c(1)为1mol?L1~4mol?L1的水
electrolytic synthesizing TMAH
溶液200mL,阴极室装有c(TMAH)=0.3mol
1.直流稳压电源;2.电流表;3.导气管;
L'TMAH水溶液200mL,电流密度400A·m-2
水银温度计;5.阴极;6.阳极;7.阳离子交换膜;
1200A·m2,电解液温度30℃~70℃,恒电流
8.搅拌转子;9.磁力搅拌器;10.恒温水浴槽
11.H型电解槽;12.超级恒温水浴槽
电解。分别考察不同离子膜类型,阳极液浓度
c(1)],电流密度和电解液温度对电流效率及产
表1阳离子交换膜对电流效率的影响
品纯度的影响。电解装置见图1。
table
Effect of cation exchange membranes on
current efliciency
2结果与讨论
膜
F4602F4403DF4402 Nafion117
2.1电解原理
电流效率/%74.878.468.163,9
电解1制备TMAH是利用电解过程中水分
电解条件:阳极液c(1)=2.7ml?L,阴极液
子在阳极失去电子而生成H和O2;H'与HCO
c(TMAH)=0.3ml?L2,电解液温度50℃,电流
反应生成C02和H120,游离出TMA+,而阴极室中
密度792A?m2
的H20在阴极上得到电子析出H12后,游离出
表2阳离子交换膜对c(M)的影响
OH,在电场力的作用下,TMA在离子膜的选择Tabe2
Effect of cation exchange membranes on c(M)
滲透作用下到达阴极室,恰好与OH“结合生成
c(M)/mg?L-
TMAH;随着通电量的增加,TMAH的浓度逐渐增
膜
大,最终达到预期的浓