二异丁基氢化铝转晶助剂控制制备α-AlH

摘要

本发明公开了一种二异丁基氢化铝转晶助剂控制制备α-AlH

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制AlH₃转晶的制备方法，具体涉及一种二异丁基氢化铝转晶助剂控制制备α-AlH₃的方法。

背景技术

追求更高的能量，永远是固体推进剂研究的重要发展方向。目前固体推进剂的能量提升的研究主要集中在以下三个方面：（1）使用高能量密度的氧化剂替换常规氧化剂高氯酸铵；（2）在粘合剂高分子链中引入硝基、叠氮基等含能基团，增加固体推进剂粘合剂体系的能量；（3）使用AlH₃等金属氢化物等高能燃料代替目前的常规金属燃料铝粉。综合比较，第三种方法提高能量的幅度将远远大于前两种。AlH₃不仅含能较高，而且其在燃烧后有大量小分子气体产生，将从两方面大幅度提高固体推进剂的比冲。有研究表明在用AlH₃代替Al粉后，固体推进剂的比冲可以提高将近10秒。因此，不仅作为储氢材料还是燃料添加剂，AlH₃的合成与稳定化研究成为热点。

AlH₃的合成方法分为湿法和干法合成两大类。而湿法合成主要有两种，一种是在乙醚溶液中采用AlCl₃和LiH反应，产物为AlH₃和LiCl，但此反应存在副反应，目标产物AlH₃很容易与LiH继续反应而生成LiAlH₄；另一种是对前一种方法的改进，直接用LiAlH₄与AlCl₃在无水无氧的乙醚溶剂中反应，得到AlH₃的醚合物，再经过脱醚转晶得到纯态的α-AlH₃晶体。

发明内容

为了解决现有α-AlH₃制备方法得到的α-AlH₃产率低的技术问题，本发明提供了一种二异丁基氢化铝转晶助剂控制制备α-AlH₃的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种二异丁基氢化铝转晶助剂控制制备α-AlH₃的方法，在无水无氧的条件下，用甲苯或苯作为转晶溶剂、二异丁基氢化铝作为转晶助剂，将AlH₃醚合物转晶得到的，其中：

二异丁基氢化铝的结构式如下：

，

其主要作用是增加AlH₃的分解温度，抑制AlH₃分解，并且促进α-AlH₃晶相的生成，使α-AlH₃的产率提高10%以上。

具体制备步骤如下：

（1）将AlH₃醚合物和二异丁基氢化铝溶于无水甲苯或苯中，其中每克AlH₃醚合物的无水甲苯或苯的用量为60~80ml，二异丁基氢化铝占无水甲苯或苯的体积百分数为0.01~1%，随后在92~94℃条件下搅拌2~3h，直至反应完毕并静置至室温；

（2）过滤得到白色反应产物，依次用乙醚洗涤2~4次、稀盐酸（0.5~1wt.%）洗涤1~2次、去离子水洗涤2~3次，随后在40~90℃下真空干燥5~8h，真空度为5 ~20 Pa，得到白色粉末产物。

本发明具有如下优点：

1、本发明在转晶助剂二异丁基氢化铝的作用下，原料反应生成了产率更高的α-AlH₃，无副反应发生。

2、本发明的α-AlH₃不仅能满足对其自身研究的需要，而且能用于制备固体推进剂和储氢材料，以满足火箭固体发动机、导弹武器以及氢能源燃料电池与汽车的需要。

附图说明

图1为具体实施方式一得到的AlH₃的X射线衍射（XRD）图；

图2为具体实施方式一得到的AlH₃的扫描电子显微镜（SEM）图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

具体实施方式一：本实施方式提供了一种二异丁基氢化铝转晶助剂控制制备α-AlH₃的方法，以下步骤均在无氧条件下进行，具体步骤如下：

（1）将AlH₃醚合物和二异丁基氢化铝溶于无水甲苯中，其中每克AlH₃醚合物的无水甲苯的用量为70ml，二异丁基氢化铝占无水甲苯的体积百分数为0.5%，随后在94℃条件下搅拌2h，直至反应完毕并静置至室温；

（2）过滤得到白色反应产物，依次用乙醚洗涤3次、稀盐酸（0.5wt.%）洗涤2次、去离子水洗涤3次，随后在60℃下真空干燥8h，真空度为10 Pa，得到白色粉末产物。经过X射线衍射（XRD）和扫描电镜(SEM)鉴定，确定白色产物为α-AlH₃。由图1可知，所制得的α-AlH₃的XRD图（上）与标准的α-AlH₃谱图（下）相对比，结果显示二者吻合度较高，可以说明所制得的产物是α-AlH₃。α-AlH₃晶体的外观形貌如图2所示。

对不加二异丁基氢化铝转晶助剂和添加二异丁基氢化铝转晶助剂的实验进行对比，结果发现后者可以使α-AlH₃的产率提高10%以上。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，将转晶溶剂由甲苯换为苯。

具体实施方式三：本实施方式提供了一种二异丁基氢化铝转晶助剂控制制备α-AlH₃的方法，以下步骤均在无氧条件下进行，具体步骤如下：

（1）将AlH₃醚合物和二异丁基氢化铝溶于无水甲苯中，其中每克AlH₃醚合物的无水甲苯的用量为65ml，二异丁基氢化铝占无水甲苯的体积百分数为0.1%，随后在92℃条件下搅拌3h，直至反应完毕并静置至室温；

（2）过滤得到白色反应产物，依次用乙醚洗涤3次、稀盐酸（1wt.%）洗涤2次、去离子水洗涤3次，随后在80℃下真空干燥6h，真空度为15 Pa，得到白色粉末产物。经过X射线衍射（XRD）和扫描电镜(SEM)鉴定，确定白色产物为α-AlH₃。