[发明专利]一种机械力驱动液相反应制备α-AlH3纳米复合物粉末的方法

说明书

一种机械力驱动液相反应制备α‑AlH₃纳米复合物粉末的方法，它涉及一种制备α‑AlH₃纳米复合物粉末的方法。本发明的目的是要解决现有方法制备的含有α‑AlH₃相的先驱体材料存在制备成本高，工艺条件苛刻，反应均一性差的问题。方法：一、细化纳米晶氢化物原料粉末；二、球磨、液相反应，得到α‑AlH₃纳米复合物粉末。本发明制备的α‑AlH₃纳米复合物粉末与现有方法相比，成本降低了60％～80％。本发明制备的α‑AlH₃纳米复合物粉末的产率在90％以上。本发明适用于工业化制备含α‑AlH₃的先驱体材料。

技术领域

本发明涉及一种制备α-AlH₃纳米复合物粉末的方法。

背景技术

在众多储氢材料中，AlH₃作为一种亚稳态金属氢化物、理论含氢量高达10.08wt.％、100～200℃即可实现脱氢，具有储氢密度高、理论脱氢温度低等一系列优点。与α′、β、γ、δ、ε、ζ六种晶体结构相比，α晶型稳定性最好、应用性最广。因此，众多研究者认为α-AlH₃是一种极具发展前景的固态储氢材料，同样是一种高性能固体推进剂材料。

迄今为止，α-AlH₃的制备方法多以有机金属湿法合成为主。即以LiAlH₄和AlCl₃为反应物，经过滤、蒸发再结晶制备获得了最终产物α-AlH₃(反应式1)。鉴于湿法合成存在所用原料价格昂贵、合成工艺条件苛刻、生产成本高等诸多不足，无法适用于大规模生产，使之难以实际应用。机械力驱动化学反应合成方法是制备纳米粒子的重要方法，它不仅能有效地融合反应物，使反应物在球磨过程中发生扩散以驱动反应，最终形成纳米级别的产物。而且反应条件温和、设备简单。与传统方法(有机金属湿法合成)相比，该法被认为是一种绿色、经济的制备方法。研究发现无需反应溶剂和注入过多能量，许多氢化物如:Li₃AlH₆、Mg(AlH₄)₂都可通过该法制备获得。然而目前关于机械力驱动法制备AlH₃的研究均集中于以LiAlD₄或NaAlH₄为反应物的固相反应合成上(反应式2和3)，Brinks等人在研究LiAlH₄与不同金属卤化物球磨过程中发现，以LiAlH₄和AlC1₃为原料，球磨最终阶段可获得AlH₃。但是研究发现，室温环境下球磨会引发部分(质量分数70％)AlH₃分解。Paskevicius等人在Brinks的研究基础上对该反应的具体球磨工艺参数进行了研究。结果表明在室温、氩气气氛中球磨AlH₃，会引发分解反应发生，体系中AlH₃含量随球磨时间的增加而降低。尽管低温球磨使得AlH₃的产率提高(产率可达85％)，但是维持低温操作环境，同样增加了制备成本。Sartori等人尝试以NaAlH₄+AlCl₃和LiAlD₄+AlBr₃作为反应体系，研究室温AlH₃机械力驱动固相合成反应。结果表明:以NaAlH₄为反应物，AlH₃的产率明显提高(产率可达60％然而体系中α-AlH₃仅占57％)，但相应的热稳定性显著下降。在提取分离过程中，AlH₃会发生分解。高成本制备原料以及反应不均匀性使得关于α-AlH₃固相反应合成方面的研究无法深入开展。

3LiAlH₄+AlCl₃→4AlH₃+3LiCl (1)