[发明专利]一种从AlH3/MgCl2纳米复合物中提取α‑AlH3粉末的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备α-AlH₃粉末的方法。

技术背景

AlH₃又称铝烷，为灰白色晶体，AlH₃所含氢的质量密度为10.1wt％，其储氢量明显高于美国能源部所规定的2015年达到5.5wt％的目标，既是高性能储氢材料，也可以作为特殊储能材料应用于推进剂中。使用AlH₃替代Al作为推进剂，可至少提高固体推进剂质量比冲100N·S·kg^-1，并且AlH₃在分解过程中释放其自身重量10％的H₂，降低了燃气的平均分子量，是用其代替Al作为固体推进剂的主要原因。经研究发现AlH₃有六种晶型，其中最适合作为储氢材料和推进剂的就是α-AlH₃。

目前，AlH₃的制备方法多以湿法合成为主：即以过量的LiAlH₄等碱金属复合氢化物和AlCl₃为初始反应物，在含有LiBH₄的乙醚溶液中反应、过滤、转晶，可得到AlH₃(反应式1)。但是，该法不仅所用的原料LiAlH₄价格昂贵，反应产率低，而且AlH₃的提取过程需无水无氧操作，它对设备要求高，操作过程高危险性大，故此法仅适用于在实验室制备AlH₃样品；此后，Mark等人提出以AlC1₃和LiAlH₄为原料固相合成AlH₃/LiCl纳米复合物，并采用硝基甲烷为溶剂提取副产物LiCl(反应式2)的方法。但该方法存在以下缺点：1)反应原料没有得到改进，LiAlH₄价格昂贵；2)该固相反应生成了四种不同的晶型α-、α′-、β-、γ-AlH₃，使得后续提取工序复杂，提取成本高、效率低。

现有制备AlH₃的工艺方法，普遍存在制备过程繁琐复杂、效率低、原材料与工艺成本极高、对环境污染大等缺点。为了探索AlH₃的低成本绿色制造途径，本发明申请者提出一种制备AlH₃材料的新方法：首先制备纳米AlH₃/金属氯化物，然后再利用溶剂法将LiCl,MgCl₂去除而获得AlH₃固体粉末。该方法具有操作简便、原材料与工艺成本低，效率高、对环境友好等优点。

发明内容

本发明的目的是要解决现有制备α-AlH₃粉末的方法存在成本高，反应产率低，对设备要求高，危险性大，污染环境的问题，而提供一种从AlH₃/MgCl₂纳米复合物中提取α-AlH₃粉末的方法。

一种从纳米AlH₃/金属氯化物中提取α-AlH₃粉末的方法，是按以下步骤完成的：

一、将纳米AlH₃/金属氯化物加入到溶剂中，再在搅拌速度为60r/min～100r/min下搅拌10min～90min，得到固相的金属盐和液相的AlH₃醚合物的乙醚溶液；

步骤一中所述的纳米AlH₃/金属氯化物为AlH₃/MgCl₂纳米复合物粉末或AlH₃/LiCl纳米复合物粉末；

步骤一中所述的纳米AlH₃/金属氯化物的质量与溶剂的体积比为(1g～3g):50mL；

二、将固相的金属盐和液相的AlH₃醚合物的乙醚溶液在离心速度为3000r/min～12000r/min下离心分离10min～30min，去除固相的金属盐，得到液相的AlH₃醚合物的乙醚溶液；

三、在无水无氧条件下，使用冷阱将步骤二中得到的液相的AlH₃醚合物的乙醚溶液中的乙醚抽干，得到AlH₃醚合物；将AlH₃醚合物在真空度为40Pa～50Pa、转晶温度为50℃～120℃下转晶2h～12h，得到灰白色粉体；