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硝酸胍的用途有哪些? 1

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硝酸胍作为一种重要的化学物质,在各个领域都有着广泛的用途。其独特的性质赋予了它多样化的应用场景,从汽车到医药,再到工业生产,都发挥着重要作用。


简介:

硝酸胍呈白色结晶固体。可溶于水。需要费点力气才能点燃,但一旦点燃,火势会随着火势的扩大而越来越猛烈。如果沾染了可燃物质,它会加速燃烧。长时间接触明火或高温可能会导致爆炸。燃烧过程中会产生有毒的氮氧化物。硝酸胍 的基本信息如表所示。


在国家实力高速发展的背景下,使得科学技术和化学工艺得到充分地发展,同时也使得硝酸胍的需求不断增多,而硝酸胍的种类有硝酸胍和精制硝酸胍以及专用超细硝酸胍和试剂型等为主。随着硝酸胍种类的增多,促使硝酸胍的应用范围扩大,覆盖面增加。


1. 安全气囊中的硝酸

硝酸胍最为常见的应用,也就是在气体发生剂中的应用。而在气体发生剂中的应用,主要体现在汽车的安全气囊之中。安全气囊里的硝酸胍是什么?汽车安全气囊是汽车在出现事故的时候出现的一种保护措施,是一种自动充气的保护装置,一般情况下,汽车的安全气囊都是由传感系统和电控单元以及气体发生器和织袋以及支架等主要部分组成,尤其是其中的气体发生器中的气体发生剂是安全气囊得以运行的重中之重,是安全气囊得以运行的动力来源,为保护国民的生命安全提供极大地助力,因此就要重视这项工作的安装。

非叠氮类的气体发生剂主要包括胍类和偶氮类以及唑类等,在对胍类进行生产的过程中,主要是对硝酸胍进行生产。中国开始进行硝酸胍生产和应用的研究,尤其是对这尿素法的研发和使用,使得中国硝酸胍的产量增加,可以满足中国发展的需求。所以在这种背景下,使得我国汽车安全气囊的气体发生剂变中的可燃剂变为硝酸胍和硝基胍以及碳酸胍和三聚氰胺等;氧化剂变为硝酸盐和高氯酸钾以及氧化铜、铁以及碱式硝酸铜等;添加剂变为粘接剂和冷却剂自己燃烧调节剂和催化剂等。通过对这些原料进行不同比例的配比,使其可以汽车安全气囊的运用之中发挥作用,进而保障硝酸胍的应用效果。


2. 航空航天工业中的应用

硝酸胍在航空航天工业中具有潜在的应用前景,但目前并未得到广泛应用。硝酸胍是一种单体推进剂,这意味着它可以分解成高温气体来提供推力,而不需要氧化剂。这使得它对于简单易用的应用很有吸引力,例如卫星或运载火箭的姿态控制系统。硝酸胍它被大规模生产,并被用作硝基胍的前体,硝基胍是烟火和气体发生器中的燃料。

硝酸胍已被用作模型飞机的Jetex发动机的单元推进剂。它具有较高的气体输出量和较低的火焰温度,因此很有吸引力。单体推进剂比冲较高,177秒(1.7 kN·s/kg)


3. 药品中的硝酸胍

硝酸胍可用于合成盐酸洛氟普啶等药物。硝酸胍也可作为一种多用途化工原料产品,是生产磺胺脒、磺胺嘧啶等药物的重要中间体。

宋伟国等人以硝酸胍为原料,经与2-甲基乙酰乙酸乙酯发生闭环反应制得2-氨基-4-羟基-5,6-二甲基嘧啶(3),(3)经三氯氧磷氯化后与1-甲基-1,2,3,4-四氢异喹啉缩合得2-氨基-4-[3,4-二氢-1-甲基-2(1H)-异喹啉基]-5,6-二甲基嘧啶(5),5再经乙酰化、与对溴氟苯缩合、及去乙酰化后成盐即得目标产物。


4. 作为染料敏化太阳能电池电解液的有效添加剂

Narayan Chandra Deb Nath等人将硝酸胍 (GuNO3) 作为添加剂加入 I?/I3? 基电解质中,研究其对染料敏化太阳能电池 (DSSC) 的光电化学效应。与不含添加剂的 DSSC 相比,GuNO3 通过增加光电流密度和开路电压 (Voc),使能量转换效率 (PCE) 提高约 21%。同时,胍阳离子 (Gu+) 的吸附导致 TiO2 纳米粒子 (ECB,TiO2) 的导带边缘向电化学电位正向移动,移动幅度高达 ~110 mV,电解质中 NO3? 代替 SCN? 的存在导致 ECB,TiO2 向相反方向移动,移动幅度高达约 40 mV,这相当于含 GuNO3 的 DSSC 的 Voc 相对于含 GuSCN 的 DSSC 额外增加约 30 mV。使用 GuNO3 代替 GuSCN 作为添加剂可将 DSSC 的 PCE 提高约 6%,这归因于 Voc 值相对较高,并且通过提高电解质的离子电导率可显著提高填充因子 (FF)。


5. 沉淀剂

徐志昌等人采用硝酸胍为含钼仲钨酸B钠盐的沉淀剂,对沉淀剂硝酸胍的用量、沉淀pH值以及仲钨酸B浓度等参数进行了实验研究,并对滤液相与沉淀相中的金属钨和钼,进行了浓度与含量分析。分析结果表明,沉淀剂、硝酸胍用量为理论量的1.063~1.068倍;沉淀pH7.70~7.79,仲钨酸B浓度0.500~0.600 mol/L;温度20~30℃;沉淀时间0.75h;陈化时间2h等沉淀条件下,金属钨-钼间的分离系数达到Bw/Mo=459.23~460.31。此外,采用高浓度的硝酸铵-氨水溶液,使仲钨酸B胍盐沉淀转化为硝酸胍与仲钨酸铵的最佳试剂。


6. 结论

硝酸胍作为一种多功能化合物,在化工、医学、农业以及高科技产业等领域中都发挥着重要作用。其广泛的用途和多样的应用领域,使得硝酸胍成为一个备受关注的研究对象,同时也为各行业的发展和创新提供了有力支持。相信随着科学技术的不断进步和发展,硝酸胍在更多领域中的应用前景将会更加广阔。


参考:

[1]宋伟国,徐文方,杨大伟,等.盐酸洛氟普啶的合成工艺[J].中国新药杂志,2013,22(14):1694-1696.

[2]徐志昌,张萍.仲钨酸B-胍盐沉淀法分离钨钼的过程研究[J].中国钼业,2016,40(06):28-32.DOI:10.13384/j.cnki.cmi.1006-2602.2016.06.006.

[3]余晓红. 提高硝酸胍得率的工艺研究 [J]. 当代化工研究, 2024, (05): 176-178. DOI:10.20087/j.cnki.1672-8114.2024.05.056.

[4]胡东林. 分析硝酸胍生产方法及应用 [J]. 山西化工, 2022, 42 (01): 40-41+44. DOI:10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2022.01.014.

[5]王学志. 硝酸胍热失控机理研究[D]. 中国石油大学(华东), 2017.

[6]https://en.wikipedia.org/wiki/Guanidine_nitrate

[7]https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/10481

[8]https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0013468616305266

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