[發明專利]一種用化學機械力學法制備硼氫化鈉的方法

無效

• 申請號: 200810010478.7
• 申請日: 2008-02-27
• 公開（公告）號: CN101519188A
• 公開（公告）日: 2009-09-02
• 發明（設計）人: 熊天英;李鐵藩;吳杰;金花子;孔令艷;崔新宇;呂保軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C01B6/21
• 分類號: C01B6/21
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司
• 代理人: 張志偉

技術領域

本發明涉及堿金屬硼氫化物的制備方法，具體的說是用化學機械力學法制備硼氫化鈉的方法。

背景技術

硼氫化鈉以作為優良的還原劑和儲氫材料而著稱。作為強還原劑，它被廣泛應用于制藥、精細有機合成、紙張漂白、紡織、非金屬及金屬材料的化學鍍膜、磁性材料制造、貴金屬回收、廢水處理等方面；作為一種儲氫材料，可用于制造高能燃料和氫源燃料電池，是新的能源材料。

當今合成硼氫化鈉的工藝方法有兩類：分別以硼酸三甲酯和硼砂為主要原料的施格萊辛Schlesinger法和拜耳Bayer法。

施格萊辛Schlesinger法(見US?Pat，1950.2534533；US?Pat，1961.3002806和US?Pat，1962.3047358)是在225—275℃下，由B(OCH₃)₃和NaH反應來制取硼氫化鈉：

B(OCH₃)₃+4NaH—NaBH₄+3NaOCH₃

生成的NaOCH₃與水反應產生甲醇，用濃氨水萃取NaBH₄，蒸發、干燥即可得到轉化率90％以上NaBH₄。

該反應極為迅速，且放熱多，不易控溫，需要高沸點礦物油液作為分散劑(見US?Pat，1962，3028221)。制備過程中有機溶劑的使用會導致嚴重的環境污染，整個反應過程有爆炸危險，操作條件相當嚴格。

如圖3所示，拜耳Bayer法(US?Pat，1969.3471268；US?Pat，1963.3077376和US?Pat，1965，3164441)的典型工藝流程如下：硼砂和還原劑置于不銹鋼高壓反應釜中，通氫氣，在4-7MPa、100-600℃、Mg/Al/Na下，反應2-4小時，冷卻至室溫，取出產品。

反應式如下：Na₂B₄O₇+16Na+8H₂+7SiO₂—4NaBH₄+7Na₂SiO₃。

拜耳Bayer法對設備要求很高(較高的溫度和壓力)，操作條件苛刻。

目前國內主要采用以上兩種方法制備NaBH₄，近年來，新興起一種無溶劑球磨合成法(見US?Pat，20040071630A1和US?Pat，20050226801A1)，在國外對該方法研究較多，但在國內未見報道。該方法以硼砂為原料，以氫化鎂為氫源，高能球磨使二者反應，反應條件比較溫和，無環境污染，能降低成本，值得開發研究。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種用化學機械力學法制備硼氫化鈉的方法，使用高能球磨機球磨制備硼氫化鈉，解決現有技術硼氫化鈉制備過程中的環境污染、操作條件苛刻等問題。

本發明的技術方案是：

一種用化學機械力學法制備硼氫化鈉的方法，采用鎂粉、無水硼砂、無水碳酸鈉為原料，具體步驟如下：首先，將鎂粉在100-300℃和氫氣壓力2-7MPa下進行機械研磨與氫發生反應，制得氫化鎂，反應式：Mg+H2—MgH2；然后，將無水硼砂x、無水碳酸鈉y、氫化鎂z，按照質量比x:20，y:1-4，z:7-15放入球磨設備中，保持氫壓100-500kPa、球料質量比50:1-200:1和研磨時間0.5-4h，即可得到硼氫化鈉，反應式:Na2B407+4MgH2—2NaBH4+4MgO+B203。

本發明以異丙胺作萃取劑，反應產物用異丙胺攪拌溶解，過濾，減壓蒸餾，回收溶劑，得到白色固態產品硼氫化鈉。

本發明的有益效果是：

1、本發明以氫化鎂為氫源，以硼砂為硼源，通過機械研磨與化學反應相結合制備硼氫化鈉。在氫氣氣氛中，將鎂粉在一定的溫度和壓力下，進行機械研磨與氫發生氫化反應，制得氫化鎂；然后將硼砂、碳酸鈉、氫化鎂按照一定的比例放入球磨機中，保持一定的氫壓、球料比和研磨時間，即可得到硼氫化鈉，該方法制備的硼氫化鈉純度達97％以上，產率約32％。采用化學機械力學法制備硼氫化鈉，與目前通用的施格萊辛法和拜耳法相比，具有原料成本低、工藝簡便安全、無污染等優點。