四氯化锆(Zirconium Tetrachloride,ZrCl₄)是一种分子量为233.03的无机金属卤化物,常温下为白色至淡黄色针状结晶或粉末,在潮湿空气中剧烈发烟并水解生成盐酸和锆氧氯化物,是核级锆铪分离、有机合成、陶瓷前驱体及电子材料领域的重要锆源。该产品主要由锆英砂经氯氢化法制得粗ZrCl₄,再经升华提纯得到高纯产品。产品属第8类腐蚀性+遇水放易燃气体危险品(UN 2503,PG I),需严格密封、干燥、惰性气氛保护贮运,采用玻璃瓶或钢瓶包装,是核工业、电子、催化、陶瓷等行业的重要原料。
基本信息
中文名
四氯化锆
英文名
Zirconium Tetrachloride
别名
氯化锆、四氯锆、Zirconium(IV) chloride
化学式
ZrCl₄
分子量
233.03
CAS号
10026-11-6
EINECS号
233-058-2
物理化学性质
四氯化锆常温下为白色至淡黄色针状结晶或粉末,有刺激性酸味,在潮湿空气中剧烈发烟。其主要物化参数如下:
外观
白色至淡黄色针状结晶或粉末
熔点
437℃(升华,约330℃开始升华)
沸点
331℃(升华)
密度(20℃)
2.80 g/cm³
溶解性
遇水剧烈水解生成HCl气体+ZrOCl₂·8H₂O;溶于乙醚、四氢呋喃(配位溶解)、二甲基甲酰胺;不溶于苯、CCl₄
稳定性
常温干燥密封稳定;遇水/湿气剧烈反应放出HCl并生成锆酰氯,须严格防潮;与强碱、醇类反应
晶体结构
白色固体为四聚体[ZrCl₄]₄链状结构,蒸气为单体ZrCl₄
主要用途
四氯化锆凭借高锆含量、高反应活性及可升华特性,在多个高端领域有广泛应用:
锆铪分离与核工业(核心用途)
经MIBK(甲基异丁基酮)萃取或胺类萃取分离铪(Hf<0.01%-0.001%),制得核级ZrCl₄→海绵锆→锆合金(核反应堆包壳管)
直接作为熔盐堆、锆基合金冶炼的锆源
有机合成与催化
傅-克酰基化、烷基化反应路易斯酸催化剂(替代AlCl₃,副产物少)
烯烃聚合、环氧化、Diels-Alder反应催化剂前驱体
制备手性锆配合物用于不对称合成
电子与陶瓷前驱体
溶胶-凝胶法、CVD、ALD制备ZrO₂薄膜、锆钛酸铅(PZT)前驱体
光纤、半导体栅极介质ZrO₂沉积的锆源
其他应用
鞣革剂、羊毛防缩处理剂
颜料、染料、油墨的锆改性剂
分析试剂(沉淀剂、氟离子络合滴定)
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