第４３卷 第１０期 化工技术与开发 Ｖｏ１．４３ Ｎｏ．１０ ２０１４年１０月 Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｏｃｔ．２０１４ 尿素铁（Ⅲ）配合物的合成研究 吴春燕 （广西现代职业技术学院资源工程系，广西河池５４７０００） 摘要：硝酸铁和尿素在无水乙醇溶剂中合成了尿素铁（Ⅲ）配合物。通过单因素实验考察物料配比、反应温度、 乙醇含量、反应时间、搅拌速率对尿素铁（Ⅲ）配合物收率的影响。实验结果表明最佳的工艺条件为： Ｎ ・９Ｈ２０和尿 素物料配比为１：６，反应温度为５０￣Ｃ，溶剂用无水乙醇，反应时间为２ＩＩ，搅拌速率为３００ｒ・ｒａｉｎ－ 。在此条件下得到的尿 素铁（Ⅲ）配合物收率为８２．２５％。 关键词：尿素钒Ⅲ）配合物；单因素试验；合成 中图分类号：ＴＱ４４１．４１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１－９９０５（２０１４）ｌＯ－０ｆｆ２ｆｆ０３ 目前，尿素作为在全世界范围内很有发展前景 ｌ－２实验原理 的中性氮肥，其生产量和消费量约占氮肥总量的一 利用【Ｆｅ（ＣＯＮ：）Ｈ ）６］（ＮＯ，）。微溶于无水乙醇的性 半以上。与其他氮肥相比，尿素的有效养分浓度高 质，将硝酸铁和尿素在乙醇溶剂中搅拌，反应完成后 （含氮量为４５％左右），容易运输和存储，具有一定 即得到【Ｆｅ（ＣＯＮ２）Ｈ４）６］（ＮＯ３）３。 的吸湿性，使用方便，费用低，而且长期使用不会对 １－３实验方法 土壤产生不良影响。为了克服尿素在运输及施肥过 在２５０ｍＬ烧杯中将一定量Ｆｅ（ＮＯ ）・９Ｈ ０搅 程中的大量损耗，提高氮的利用率，国内外目前正在 拌条件下溶于适量乙醇中，再按照物料配比将尿素 研究多种新型的尿素产品，其中也包括了尿素铁的 加人烧杯中，反应完成后继续搅拌至固体颜色变为 生产。合成尿素铁的方法比较简单，所需原料只要 淡绿色。将淡绿色粉末用无水乙醇洗涤２～３次，抽 有硝酸铁和尿素即可，也可用废铁屑和硝酸反应制 滤，室温下自然晾干，称其质量，计算产率。 得。尿素铁熔点为（１６６ ４－１）ｏＣ，含铁约９．３％，含氮 约３５％，因此尿素铁既是一种铁肥，又是含氮量很 ２结果与讨论 高的氮肥。铁是植物吸收利用氮和磷的限制因素， ２．１物料配比对尿素铁（Ⅲ）配合物合成的影响 缺铁时植物不能充分利用氮和磷，所以当铁和尿素 在反应温度为５０℃，溶剂为无水乙醇，反应时 通过有机络合后，表现出理想的“协同效应”，也相 间为２ｈ，搅拌速率为３００ｒ・ｍｉｎ～，Ｆｅ（ＮＯ３）・９Ｈ２Ｏ 应提高了铁和尿素的利用率。尿素铁有效成分高， 加入量为Ｏ．０２ｍｏｌ时，改变ＣＯ（ＮＨ２）２的量，考察了 应用范围广，由于它既可作为铁肥又可作为氮肥，因 Ｆｅ（ＮＯ。）・９Ｈ：Ｏ与ＣＯ（ＮＨ：）：摩尔比对尿素铁（Ⅲ） 此其应用领域得到拓宽［１－２１。 配合物合成率的影响，结果如表１所示。 １实验 表１物料配比对尿素铁（珊）配合物合成的影响 １．１材料与试剂 尿素（分析纯），Ｆｅ（Ｎ０３）・９Ｈ ０（分析纯），无水 乙醇（分析纯）。 ＪＪ型数显恒速电动搅拌器，抽滤装置，ＨＨ—ｓ４ 从表ｌ可知，原料Ｆｅ（ＮＯ３）・９Ｈ２Ｏ与ＣＯ（ＮＨ２）２ 型数显恒温水浴锅，ＦＡ２１０４电子天平。 摩尔比配比为１：２、１：４、１：８时的合成率都比不 作者简介：吴春燕，女，广西钦州人，硕士，讲师，主要从事化工方面的教学和研究工作 收稿日期：２０１４．０８．２９ 第１Ｏ期 吴春燕：尿素铁（Ⅲ）配合物的合成研究 ２１ 上配比１：６，且洗涤精制较困难，因为无论是铁（Ⅲ） 过量还是尿素过量都容易吸收水分，导致Ｆｅ（Ⅲ）水 溶剂为无水乙醇，搅拌速率为３００ｒ・ｍｉｎ 时，考察 了反应时间对尿素铁（Ⅲ）配合物合成率的影响，结 果如表４所示。 表４反应时间对尿素铁（Ⅲ）配合物合成率的影响 解，并溶解了部分配位产物。所以选择最佳的原料 配比为１：６。 ２．２反应温度对尿素铁（Ⅲ）配合物合成率的影响 在Ｆｅ（ＮＯ３）・９Ｈ２Ｏ加入量为０．０２ｍｏｌ，Ｆｅ（ＮＯ３）・ ９Ｈ２Ｏ与ＣＯ（ＮＨ２）２摩尔比为１：６，溶剂为无水乙醇， 反应时间为２ｈ，搅拌速率为３００ｒ・ｍｉｎ 时，考察了 反应温度比对尿素铁（Ⅲ）配合物合成率的影响，结 果如表２所示。 表２反应温度对尿素铁（ｍ）配合物合成的影响 从表２可知，反应温度较低时，尿素铁（Ⅲ）配 合物的合成率也较低，随着反应温度的上升，尿素铁 （Ⅲ）配合物合成率逐渐增大，但温度过高会导致配 合物的分解，故选取反应最佳温度为５Ｏｃ【＝。 ２－３乙醇浓度对尿素铁（Ⅲ）配合物合成率的影响 在Ｆｅ（ＮＯ３）・９Ｈ２Ｏ加人量为０．０２ｔｏｏｌ，Ｆｅ（ＮＯ３）・ ９Ｈ：Ｏ与ＣＯ（ＮＨ：） 摩尔比为１：６，反应温度为５０￣Ｃ， 反应时间为２ｈ，搅拌速率为３００ ｒ・ｍｉｎ 时，考察了 乙醇的浓度对尿素铁（Ⅲ）配合物合成率的影响，结 果如表３所示。 表３乙醇浓度对尿素铁（哪）配合物合成率的影响 从表３可知，乙醇浓度在２０％～４０％之间时，没 有尿素铁（Ⅲ）配合物生成，这是因为乙醇浓度较低 时含水量较多，生成的配合物全部被溶解。乙醇浓 度在６０％～１００％之间时，尿素铁（Ⅲ）配合物合成 率逐渐增大，故选用无水乙醇最佳。 ２．４反应时间对尿素铁（ＩＩＩ）配合物合成率的影响 在Ｆｅ（ＮＯ３）・９Ｈ２Ｏ加人量为０．０２ｍｏｌ，Ｆｅ（ＮＯ３）・ ９Ｈ２Ｏ与ＣＯ（ＮＨ２）２摩尔比为１：６，反应温度为５Ｏ℃， 从表４可知，反应时间较短时，产物为黄色，说 明尿素铁（Ⅲ）配合物没有生成或是较少，反应时间 为２ｈ时，配合物产率达最高，反应时间过长，产物反 而减少，这是因为搅拌时间过长反而会造成产物的 分解与溶解。故反应时间选择为２ｈ。 ２．５搅拌速率对尿素铁（Ⅲ）配合物合成率的影响 在Ｆｅ（ＮＯ３）・９Ｈ２Ｏ加入量为０．０２ｍｏｌ，Ｆｅ（ＮＯ３）・ ９Ｈ Ｏ与ＣＯ（ＮＨ２） 摩尔比为１：６，反应温度为５０℃，反 应时间为２ｈ，溶剂为无水乙醇时，考察了搅拌速率对 尿素铁（ｎ１）配合物合成率的影响，结果如表５所示。 表５搅拌速率对尿素铁（ｍ）配合物合成率的影响 由表５可知，尿素铁（，ｌｌＩ）配合物合成率随着搅 拌速率的增大先增大后减少，这是因为搅拌速率较 低，原料没有充分混合反应，搅拌速率过高，会使得 产物分解并溶解，故搅拌速率选择为３００ｒ・ｍｉｎ～。 ３ 结论 通过单因素实验，考察了物料配比、反应温度、 反应时间、溶剂浓度、搅拌速率对尿素铁（Ⅲ）配 合物的影响，得到最优条件为：Ｆｅ（ＮＯ，）・９Ｈ：Ｏ与 ＣＯ（ＮＨ２）２摩尔比为１ ｔ ６，反应温度为５０℃，反应 时间为２ｈ，溶剂为无水乙醇时，搅拌速率选择为 ３００ｒ・ｍｉｎ～。在此工艺条件下，尿素铁（Ⅲ）配合物 合成率为８２．２５％。 参考文献： ｆ１】陈天朗．介绍一种新铁肥一尿素铁【Ｊ］．化肥工业，１９８０（２）： ６８．６９． ［２】晋良雨．尿素铁简介叨．化工设计，１９９０（１）：６３－６４． （下转第３页） 第１０期 董安元等：ＮｉＢ非晶态合金的制备及其催化水合肼还原硝基苯的性能 ３ 于催化水合肼还原硝基苯制备苯胺。考察了Ｂ／Ｎｉ 摩尔比、制备温度和ＫＢＨ 溶液的ｐＨ对催化剂活 性的影响。制备ＮｉＢ催化剂适宜的条件为Ｂ／Ｎｉ摩 尔比为２：１，制备温度为一５℃，ＫＢＨ 溶液的ｐＨ为 １２，在此条件下制备的ＮｉＢ具有较高的催化活性，在 室温下即可催化水合肼还原硝基苯制备苯胺，苯胺 的收率接近１００％。 参考文献： 【１】高歌，金子林，蒋景阳．芳香硝基化合物还原方法的研 究进展【Ｊ】．现代化工，２０１１，３１（ｓ１）：５７－６０． ［２】龚灵，周少东，陈新志．氢转移反应的研究概述阴．化工 进展，２０１０，２９（３）：４７８－４８３． 【４】尹静梅，张瑞，贾颖萍，等．芳香硝基化合物还原制备 芳胺的研究进展［Ｊ１．化学研究，２０１０，２１（１）：９６－１０１． 【５】肖竹钱，毛建卫，欧阳洪生，等．异丙醇在催化转移氢 化反应中的应用【Ｊ】．化学世界，２０１４，４８（２）：１１３－ｌｌ８． 【６】闰世润，乔明华，范康年．非晶态合金催化剂的研究进 展叽．石油化工，２００７，３６（３）：２１３－２２０． 【７】熊中强，米镇涛，张香文．非晶态合金催化剂研究［Ｊ】．化 学进展，２００５，１７（４）：６１４－６２１． 【８】赵震．ＮｉＢ非晶态合金催化剂的制备和加氢性能研究［Ｄ】． 石家庄：河北大学，２０１３． 【９】马延风．镍系非晶态合金的制备方法与性能研究【Ｄ】．天 津：南开大学，２００３． ［１Ｏ】沈俭一，李智渝，陈懿．Ｎｉ—Ｂ超细非晶合金的化学制备、 反应机理及性质研究【Ｊ］．无机化学学报，１９９５，１１（１）： ２．７． 【３】郑纯智，张继炎，王日杰．催化氢转移加氢及其在有机 合成中的应用［Ｊ】．工业催化，２００４，１２（３）：２９．３５． Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ Ｏｆ ＮｉＢ Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ａｌｌｏｙ ａｎｄ ｉｔｓ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｎ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｎｉｔｒｏｂｅｎｚｅｎｅ ｗｉｔｈ Ｈｙｄｒａｚｉｎｅ Ｈｙｄｒａｔｅ ＤＯＮＧＡｎ－ｙｕａｎ，ＺＨＯＵＨｕｉ－ｍｉｎ，ＭＥＮＧ Ｙｉ－ｆｅｆ，ＷＡＮＧ Ｌｉ，ＣＡＩＫｅ－ｙｉｎｇ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｕｚｈｏｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ ２２１０１８，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ＮｉＢ ｗｅｒｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ，ｗｈｉｃｈ ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｎｉｔｒｏｂｅｎｚｅｎｅ ｗｉｔｈ ｈｙｄｒａｚｉｎｅ ｈｙｄｒａｔｅ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｌａｒ ｒａｔｉｏ ｏｆ ＢｆＮｉ，ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｎｄ ｔａｈｅ ｐＨ ｏｆ ＫＢＨ￣ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｅｄ：ｔｈｅ ｍｏｌａｒ ｒａｔｉｏ ｏｆ Ｂ／Ｎｉ ２：ｌ，ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ－５℃ａｎｄ ｔｈｅ ｐＨ ｏｆ ＫＢＨ４ ｓｏｌｕｔｉｏｎ １２．Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ：１０ ｍｍｏｌ ｏｆ ｎｉｔｒｏｂｅｎｚｅｎｅ， ３０ ｍｍｏｌ ｏｆｈｙｄｒａｚｉｎｅ ｈｙｄｒａｔｅ，１５ ｍＬ ｏｆｅｔｈａｎｏｌ，０．２ ｇ ｏｆＮｉＢ ａｎｄ ｒｅａｃｔｉｎｇ ｆｏｒ ０．５ ｈ ａｔ ｒｏｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｈｅ ｙｉｅｌｄ ｏｆａｎｉｌｉｎｅ ｃｏｕｌｄ ｒｅａｃｈ ９９％． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ａｌｌｏｙ；ＮｉＢ；ｎｉｔｒｏｂｅｎｚｅｎｅ；ｈｙｄｒａｚｉｎｅ ｈｙｄｒａｔｅ （上接第１８页） Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｕｒｅａ—ｉｒｏｎ（Ⅲ）Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｗ Ｃｈｕｎ—ｙａｎ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｇｕａｎｇｘｉ Ｍｏｄｅｍ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｈｅｃｈｉ ５４７０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｒｅａ－ｉｒｏｎ（Ⅲ）ｃｏｍｐｌｅｘ ｗａｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｕｒｅａ ａｎｄ ｉｒｏｎ（１１１）ｎｉｔｒａｔｅ ｎｏｎａｈｙｄｒａｔｅ ｉｎ ｅｔｈａｎｏ１．Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ，ｉｎｃｌｕｄｅｄ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｔｈａｎｏｌ，ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｓｔｉｒｒｉｎｇ ｓｐｅｅｄ， ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｉｎｇｌｅ ｆａｃｔｏｒ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ｏｐｔｉｍａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ：ｒａｔｉｏ ｏｆ ｉｒｏｎ（Ｉ／Ｉ）ｎｉｔｒａｔｅ ｎｏｎａｈｙｄｒａｔｅ ｔｏ ｕｒｅａ ｗａｓ １：６，ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗａｓ ５０℃，ｔｈｅ ｓｏｌｖｅｎｔ ｗａｓ ａｎｈｙｄｒｏｕｓ ｅｔｈａｎｏｌ，ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｗａｓ ２ｈ ａｎｄ ｓｔｉｒｒｉｎｇ ｓｐｅｅｄ ｗａｓ ３００ｒ／ｍｉｎ．Ｔｈｅ ｙｉｅｌｄ ｗａｓ ８２．２５％． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｕｒｅａ－ｉｒｏｎ（１１１）ｃｏｍｐｌｅｘ；ｓｉｎｇｌｅ ｆａｃｔｏｒ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｌ；ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ
