專利名稱：一種Al(BH₄)₃·6NH₃儲(chǔ)氫材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氫氣儲(chǔ)存技術(shù)及新材料合成領(lǐng)域，具體涉及一種A1(BH4)3 6NH3儲(chǔ)氫 材料的制備方法。
背景技術(shù)：
能源問(wèn)題是我國(guó)和當(dāng)今世界共同面臨的一大問(wèn)題。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化 建設(shè)的深入，能源問(wèn)題對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活質(zhì)量提高方面的制約日益明顯。目前能源的 主體是不可再生資源的化石燃料，但將其作為能量源存在多方不足首先，這種利用形式產(chǎn) 生經(jīng)濟(jì)效益很低；其次，化石燃料在產(chǎn)能過(guò)程伴隨多種形式的污染；再者，隨著其儲(chǔ)量的不 斷枯竭，其作為能量形式消耗為其它方面的應(yīng)用帶來(lái)了許多壓力。氫能具備能量密度高，清 潔無(wú)污染，可再生，便于能量形式轉(zhuǎn)化等優(yōu)點(diǎn)，是能源最理想的載體，成為了開(kāi)發(fā)方面的一 個(gè)研究熱點(diǎn)[Takimoto, M. ；Hou, Z. Nature 2006，443，400-401]。輕質(zhì)金屬的硼氫化合物由于儲(chǔ)氫量大(LiBH4為18. 4wt%, Ca(BH4)2為11. 4wt. % 等)，近些年來(lái)成為儲(chǔ)氫材料的研究熱點(diǎn)。但是目前較高的放氫溫度以及較慢的放氫動(dòng) 力制約了其大規(guī)模應(yīng)用[Zuttel, A. ；ffenger, P. ；Rentsch, S. ；Sudan, P. ；Mauron, Ph.； Emmenegger, Ch. J. PowerSources 2003，118，1-7.]。近來(lái)，其與氨絡(luò)合產(chǎn)物(M = Li，Be, Mg，Ca, Zn等)以其高氫含量，低放氫溫度，潛在的循環(huán)等性能漸漸為許多科研人員所重 視[Soloveichik, G. ；Her, J. H. ；Stephens, P. ff. ；Gao, Y. ；Ri jssenbeek, J. ；Andrus, M.； Zhao, J. C. Inorg. Chem. 2008，47，4290-4298. Guo, Y. H. ；Xia, G. L. ；Zhu, Y. H. ；Gao, L.； Yu, X. B. Chemical Communication 2010,46, 2599. R. J. Simon, ff. I. F. David, D. M. Royse, M. Sommariva, C. Y. Tang, F. P. A. Fabbiani, M. 0. Jones and P. P. Edwards, Chem. Asian J. 2009,4,849-854. Kravchenko, 0. V. ；Kravchenko, S. E. ；Semenenko, K. N. Zh. Obshch. Khim. 1990，60，2641-2660.]。眾多絡(luò)合物中Al (BH4) 3 6NH3具有較高的氫容量，但是 由于合成困難，其研究、應(yīng)用受到了限制。A1(BH4)3*6NH3已有的合成路線，主要是通過(guò) 使A1(BH4)3與氨或液氨在低溫下反應(yīng)進(jìn)行制備[Schlesinger，H.I. ； Sanderson, R. T.； Burg, A. B. J. Am. Chrm. Soc. 1940，62，3421—3425. Taylor, L. U. S. Dept. Comm.，Office Tech. Serv.，1961，A. D. 256，887，30-32. Bird, P. H. ；ffallbridge, M. G. H. J. Chem. Soc. (A) 1967， 664-669 ；Maybury, P. C. ；Davis, J. F. C. Jr. ；Patz, R. A. Inorg. Chem. 1968, 8,160-161. Semenenko, K.N. ； Shilkin, S. P. ； Kravchenko, C.N. ；Polyakova, V. B. Inorg. Chem. 1975, 1379-1383]。但由于A1(BH4)3易揮發(fā)且極易與水、氧反應(yīng)，Al (BH4) 3的制備、存儲(chǔ)及使用需 要復(fù)雜的設(shè)備及嚴(yán)格的操作，給制備帶來(lái)了極大的不便，也成為了阻礙Al (BH4) 3 6NH3作為 儲(chǔ)氫材料研究的重要原因之一。因此，尋找一種更安全、更簡(jiǎn)單的A1(BH4)3 6NH3儲(chǔ)氫材料 的制備方法十分必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種Al (BH4) 3 6NH3儲(chǔ)氫材料的制備方法。
本發(fā)明提出的一種A1 (BH4) 3 6NH3儲(chǔ)氫材料的制備方法，具體步驟如下(1)將鋁鹽與硼氫化物粉末在惰性氣體保護(hù)下充分混合后，緩慢加熱，加熱溫度為 30-150°C，并通惰性氣體，得到A1 (BH4) 3的惰性氣體流；(2)將步驟(1)中得到的A1(BH4)3的惰性氣體流與氨氣在大于-10°C-5(TC的溫 度下反應(yīng)，保持24小時(shí)即得到所需目標(biāo)產(chǎn)物；其中，鋁鹽與硼氫化物配比Al3+ 8扎_摩爾比在1 2.0-1 5之間。本發(fā)明中，步驟a中所使用的惰性氣體可以為氬氣或氮?dú)?。本發(fā)明中，步驟a中所使用的鋁鹽為A1C13或AlBr3。本發(fā)明中，步驟a中所使用的硼氫化物可以為NaBH4、LiBH4、Ca (BH4) 2或Mg (BH4) 2 其中之一或其混合物。本發(fā)明中，所用的惰性氣體及氨氣要經(jīng)除水、除氧處理，反應(yīng)體系制備前需用惰性 氣體置換去空氣。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明簡(jiǎn)化了制備工藝，避免了原有工藝的問(wèn)題，使制備操 作更加安全、簡(jiǎn)單且適用于大規(guī)模制備，方法易于實(shí)現(xiàn)且成本適中。通過(guò)研究產(chǎn)物的性能， 發(fā)現(xiàn)本發(fā)明所得的產(chǎn)物于160°C 1小時(shí)內(nèi)可釋放ll.Swt. %的氫氣，展現(xiàn)了優(yōu)異的放氫特 性，可以直接做為儲(chǔ)氫材料使用。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1所得A1 (BH4) 3 6NH3的XRD譜圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例1所得A1 (BH4)3'6NH3的熱分解性能譜圖，其中，TG為熱重圖 譜，MS為氣體質(zhì)譜圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例1所得A1 (BH4) 3 6NH3的恒溫放氫曲線。
具體實(shí)施例方式下面的實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說(shuō)明，而不是限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1將lg LiBH4粉末與2. 2g無(wú)水A1C13粉末于氬氣保護(hù)下混合后振蕩，使兩者充分接 觸，將該混合物緩慢加熱至100°c，并通入氬氣，將氬氣流通入到冰浴冷卻的反應(yīng)室與氨氣 反應(yīng)，混合物加熱到30°C即可明顯觀察到反應(yīng)室內(nèi)有白色煙霧生成。加熱至100°C后停止 通氬氣，使產(chǎn)物于氨氣中保持24小時(shí)后即得A1 (BH4)3 6NH3，其XRD如圖1所示，由圖可以 看到產(chǎn)物成份主要為A1 (BH4)3 6NH3 ；產(chǎn)物分解特性如圖2，3所示，由圖可以看到該物質(zhì)在 50-200°C間分解放氫，伴隨氫氣的釋放還有少量的氨氣，恒溫測(cè)試結(jié)果顯示該物質(zhì)于149°C 即可放氫，隨溫度升高放氫速度增加，至160°C時(shí)，于30分鐘內(nèi)即可基本完成放氫。實(shí)施例2將lg NaBH4粉末與1. 2g無(wú)水A1C13粉末于氮?dú)獗Ｗo(hù)下混合后振蕩，使兩者充分 接觸，將該混合物緩慢加熱至130°C，并通入氮?dú)?，將氮?dú)饬魍ㄈ氲奖±鋮s的反應(yīng)室與 氨氣反應(yīng)。加熱至130°C后保持6小時(shí)停止通氮?dú)?，使產(chǎn)物于氨氣中保持24小時(shí)后即得 A1 (BH4) 3 6NH3。實(shí)施例3
將0. 8g LiBH4粉末與1. 6g無(wú)水A1C13粉末于氬氣保護(hù)下混合后振蕩，使兩者充分 接觸，將該混合物緩慢加熱至60°C，并通入氬氣，將氬氣流通入到冰浴冷卻的反應(yīng)室與氨氣 反應(yīng)，混合物加熱到30°C即可明顯觀察到反應(yīng)室內(nèi)有白色煙霧生成。加熱至60°C后保持3 小時(shí)后停止通氬氣，使產(chǎn)物于氨氣中保持24小時(shí)后即得A1(BH4)3 6NH3。
權(quán)利要求
一種Al(BH4)3·6NH3儲(chǔ)氫材料的制備方法，其特征在于具體步驟如下(1)將鋁鹽與硼氫化物粉末在惰性氣體保護(hù)下充分混合后，緩慢加熱，加熱溫度為30-150℃，并通惰性氣體，得到Al(BH4)3的惰性氣體流；(2)將步驟(1)中得到的Al(BH4)3的惰性氣體流與氨氣在-10℃-50℃的溫度下反應(yīng)，保持24小時(shí)即得到所需目標(biāo)產(chǎn)物；其中，鋁鹽與硼氫化物配比Al3+∶BH4-摩爾比為1∶2.0-1∶5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的A1(BH4)3 6NH3儲(chǔ)氫材料的制備方法，其特征在于步驟(1) 中所使用的惰性氣體為氬氣或氮?dú)狻?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的A1(BH4)3 6NH3儲(chǔ)氫材料的制備方法，其特征在于步驟(1) 中所使用的鋁鹽為A1C13或AlBr3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的A1(BH4)3 6NH3儲(chǔ)氫材料的制備方法，其特征在于步驟(1) 中所使用的硼氫化物為NaBH4、LiBH4、Ca (BH4) 2或Mg (BH4) 2中任一種或其混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的A1(BH4)3 6NH3儲(chǔ)氫材料的制備方法，其特征在于所用 惰性氣體及氨氣要經(jīng)除水、除氧處理，反應(yīng)體系制備前需用惰性氣體置換去空氣。
全文摘要
本發(fā)明屬于氫氣儲(chǔ)存技術(shù)及新材料合成領(lǐng)域，具體涉及一種Al(BH4)3·6NH3儲(chǔ)氫材料的制備方法。其具體步驟是將鋁鹽與硼氫化物粉末在惰性氣體保護(hù)下充分混合后，緩慢加熱，加熱溫度為30-150℃，并通惰性氣體，得到Al(BH4)3的惰性氣體流；將得到的Al(BH4)3的惰性氣體流與氨氣在-10℃-50℃的溫度下反應(yīng)，保持24小時(shí)即得到所需目標(biāo)產(chǎn)物；其中，鋁鹽與硼氫化物配比Al3+∶BH4-摩爾比在1∶2.0-1∶5之間。本發(fā)明簡(jiǎn)化了制備工藝，避免了原有工藝的問(wèn)題，使制備操作更加安全、簡(jiǎn)單且適用于大規(guī)模制備，方法易于實(shí)現(xiàn)且成本適中。
文檔編號(hào)C01B6/23GK101857199SQ20101017933
公開(kāi)日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2010年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月20日
發(fā)明者余學(xué)斌, 郭艷輝 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)