[发明专利]一种电化学催化沉积制备α‑三氢化铝的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电化学催化沉积制备α-三氢化铝的方法，具体属于含氢化合物制备技术领域。

背景技术

三氢化铝(AlH3)是一种燃烧热值高、燃烧后产气率高，且气体全部可转化为可燃气体，燃烧后气体无毒等优点，是高能推进剂和高能炸药高能添加剂。由AlH₃在产业化方面还存在诸多问题：AlH₃的通常制备方法化学离子交换法，制备过程极为复杂并且成本较高；化学离子交换发的生产过程对环境要求高，且安全风险高，产物在低温下放氢性能仍存在不稳定性；由于AlH₃是两种具有强还原性的原子结合组成的物质，α-AlH₃储存中仍有缓慢放气、分解等现象，不能满足武器装备实际应用的要求。因此，对于AlH₃的结构、稳定性、合成方法开发、热释放能力等的研究势在必行。

从国内外研究现状可以看出，通常采用液相间接合成法，其共同弊端在于：需要使用大量的乙醚、甲苯、THF等有机溶剂；合成原料氢化铝锂和氢化锂等价格昂贵，成本高；合成条件苛刻，操作存在一定的危险性。因此，该方法只限于小批量制备产品，大规模工业生产有一些难度。

机械固相化学反应法，是在某种材料反应体系中引入机械能量(例如球磨)，通过机械力化学效应，不仅可使反应体系的物理化学性质和结构发生变化，而且能有效地均匀混合反应物，形成纳米颗粒，使体系的自由能升高，活性增加，降低化学反应活化能，提高化学反应动力学，诱发各种固态化学反应。虽然避免了大量使用有机溶剂，但是由于机械固相反应产生能量太高，导致产率很低，且为非晶相，显然离规模化生产稳定性好的α-AlH₃还相差很远。因此，研究一种低消耗、高效率、操作简单的制备α-AlH₃工艺方法显得尤为必要。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种电化学催化沉积制备α-三氢化铝的方法，该方法操作简单，效率高、能耗低、无安全隐患。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种电化学催化沉积制备α-三氢化铝的方法，包括以下步骤：(1)氢化铝钠的精制；(2)电化学催化沉积制备α-三氢化铝；(3)产物后处理。

前述电化学催化沉积制备α-三氢化铝的方法中，步骤(1)氢化铝钠的精制，具体为：取氢化铝钠，加入精制后无水乙醚，搅拌，再加入未精制的无水乙醚，继续搅拌，随后加入未精制的甲苯，搅拌，静置；将静置后的混合溶液减压过滤，滤液进行常压蒸馏，蒸馏出的溶剂回收备用，随后将蒸馏产物抽滤、干燥得到精制氢化铝钠。本发明中选择易溶解的溶剂和微溶或不溶的惰性溶剂作为混合溶剂，有利于产品的精制，在蒸馏过程中，有利于原料精制后的晶型状态，从而提高产品活性。

优选地，前述电化学催化沉积制备α-三氢化铝的方法中，步骤(1)氢化铝钠的精制，具体为：取500～1000g氢化铝钠，加入0.8～2.5L精制后无水乙醚，搅拌，再加入2L未精制的无水乙醚，继续搅拌3min，随后加入1.0～3.0L未精制的甲苯，搅拌5～25min，静置8～16h；将静置后的混合溶液减压过滤，滤液在90～140℃下进行常压蒸馏，蒸馏出溶剂回收备用，随后将蒸馏产物抽滤、在真空280～495mmHg和40～75℃条件下干燥2～5h得到精制氢化铝钠。

前述电化学催化沉积制备α-三氢化铝的方法中，步骤(2)电化学催化沉积制备α-三氢化铝，具体为：取步骤(1)得到的精制氢化铝钠溶解于乙醚中，进行减压蒸馏，至无蒸馏液产生为止，形成电解液，以铝片作为阳极，铂片作为阴极，采用直流电进行电解，即得。

前述电化学催化沉积制备α-三氢化铝的方法中，减压蒸馏后得到电解液的浓度为0.05mol/L～0.2mol/L；电解过程中电压为24～36V，电流为300～1000A；电解温度为30℃～65℃；电解时间为3～6h。

前述电化学催化沉积制备α-三氢化铝的方法中，步骤(3)产物后处理，具体为：取出步骤(2)中铂片，用步骤(1)中蒸馏出的溶剂洗涤4～8次，随后在真空度为380～520mmHg和50～70℃条件下干燥3～6h，得到浅灰色晶体颗粒。