[发明专利]一种八氢三硼酸化合物的制备方法

说明书

本发明属于材料制备技术领域，具体为一种八氢三硼酸化合物的制备方法。本发明采用硼烷溶液与钠钾合金常压反应一步制备八氢三硼酸钾；然后，把八氢三硼酸钾与离子化合物球磨反应制取相应的八氢三硼酸化合物。本发明方法操作简单，产物纯度高，成本较低，可规模化生产。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及八氢三硼酸化合物的制备方法。

背景技术

八氢三硼酸化合物是一类重要的化合物。该材料可以取代硼烷以及硼氢阴离子化合物制备较高级硼烷的原料；可以作为前驱体制备金属硼化物薄膜；作为优良的还原性试剂，能够还原一系列碳基有机物；同时，它们具有高氢含量，可用作为火箭推进剂的添加剂。

八氢三硼酸盐的制备一直以来是制约该类材料发展的重要环节，也是相关领域研究的关键点。目前已报道了多种八氢三硼酸盐的制备方法：如使用金属（Na, K, Rb, Cs）与汞形成的合金与乙硼烷或者戊硼烷反应；氢化钠、硼氢化钠、钠汞合金与丁硼烷反应；或者戊硼烷、癸硼烷裂解获得。其中，出现最早的方法是金属汞合金与乙硼烷的反应，1923年Afred Stock等人首次报道了该反应，但起初误认为产物是Na₂B₂H₆，后经由A.E. Newkirk和Hough, W.V等人的重复实验确定了产物最终形式为NaB₃H₈的醚络合物；随后1959年Parry,R.W. 和 L.J. Edwards利用丁硼烷和氢化钠反应生成NaB₃H₈；1967年J. M. Makhlouf等又通过八氢三硼酸四甲基铵在热乙腈中与碘化钾反应制备了KB₃H₈；1974年Paxshall, G.W详细描述了硼氢化钠和碘或者三氟化硼乙醚制备了NaB₃H₈的醚络合物；1991年Hill等人通过钾汞合金与硼烷溶液反应制得了KB₃H₈；2004年Gregory S. Girolami以NaB₃H₈为前驱体成功合成了Cr(B₃H₈)₂。这些方法，由于用到了高级硼烷、金属汞等剧毒物质，工艺要求条件高，产物复杂分离困难，经济、安全性较差。因此，新型安全、经济的八氢三硼酸盐合成方法的需求仍然迫切。

八氢三硼酸钾较其它八氢三硼酸化合物，如八氢三硼酸钠、八氢三硼酸锂、八氢三硼酸镁等具有易于分离、不与一般溶剂络合、稳定等优点。同时，以八氢三硼酸钾为原料可以制备系列八氢三硼酸盐类化合物。因而，研究八氢三硼酸钾的制备方法，并以其为起始物制备系列八氢三硼酸化合物是较实用的八氢三硼酸化合物的制备工艺路线。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备工艺简单、反应条件温和，且可批量合成的八氢三硼酸化合物的制备方法。

本发明提供的八氢三硼酸化合物的制备方法，具体步骤为：

（1）首先，将硼烷溶液与钠钾合金常压反应生成八氢三硼酸钾溶液，将该溶液进行后处理，得到无溶剂的纯八氢三硼酸钾固体；

（2）然后，把八氢三硼酸钾与其它离子化合物固相球磨反应；反应结束后，使用溶剂溶取或升华方法提取产物八氢三硼酸化合物。

本发明步骤（1）中，制备八氢三硼酸钾钠时，使用钠钾合金与硼烷反应，其中钠钾合金在相应反应温度时为液态，钠钾合金由金属钠与金属钾直接混合制得，其中钠的含量占总质量的1%－10%；

硼烷溶液为市售产品，或通过金属卤化物MX_n与硼氢化钠反应制得的溶液。使用液态钠钾合金可以有效保证钾与硼烷反应在常温、常压充分顺利进行，避免了使用高毒性的汞金属及由其引起的复杂后处理工序，使反应更加快捷，清洁。