氢氟酸是一种危险的化学品,位于氟化工业的顶端,但其生产过程(在300摄氏度以上的高温条件下)和运输所带来的重大危害通常交由专家处理。包括制冷、电力运输、农药和制药在内的所有应用中的氟化物都需通过从萤石(CaF2)制备,该过程会产生高度危险的氢氟酸。
英国牛津大学开发了一种温和的方法,直接从萤石获得氟化物,无需制造氢氟酸。使用高纯度的萤石(超过97%的CaF2),在草酸(一种对Ca2+具有高效螯合作用的布朗斯特酸)存在下,与亲氟的路易斯酸硼酸(B(OH)3)或二氧化硅(SiO2)反应。这一可扩展的过程在低温(低于50摄氏度)水中进行,能够获取广泛使用的氟化物,包括四氟硼酸、碱金属氟化物、四烷基铵氟化物和氟(杂)芳烃。用硫酸替代草酸对于B(OH)3取得了类似的结果,但当亲氟的路易斯酸是SiO2时效果较差。类似的工艺也适用于较低纯度的钙镁矿。直接从萤石生产氟化物提供了分散制造的可能性——这对氟化工业来说是一个有吸引力的模式。随着通过二氧化碳捕获和生物质合成草酸的创新方法重新引起关注,以及对化石燃料依赖带来的硫磺和硫酸供应的挑战,本文的技术可能代表了一个向可持续氟化工业迈进的方向。
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