[發明專利]一種液相球磨制備堿金屬氫化物的方法

有效

• 申請號: 201310181102.3
• 申請日: 2013-05-15
• 公開（公告）號: CN103264990A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 劉永鋒;李超;潘洪革;高明霞
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C01B6/04
• 分類號: C01B6/04
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 周麗娟

技術領域

本發明涉及金屬氫化物的制備方法，具體涉及一種液相球磨制備堿金屬氫化物的方法。

背景技術

堿金屬氫化物具有廣泛的應用價值，其中，LiH可用作干燥劑；NaH是有機合成中用途很廣泛的強堿，常用于有機化合物的去質子化；KH的堿性比NaH更強，也可用于有機分子的去質子化。另外，堿金屬氫化物還有一個重要的潛在應用價值，即可直接或間接應用于儲氫材料之中，如LiH可以直接作為氫氣發生原料，也可作為制備復雜金屬氫化物儲氫材料（LiAlH₄、Li₃AlH₆等）的原材料，還可以與其它配位氫化物復合充當儲氫材料（2LiH-Mg(NH₂)₂體系等）。

在儲氫應用方面，NaH與LiH的效果相類似，只是其自身含氫量較LiH低。研究人員普遍認為2LiH-Mg(NH₂)₂體系儲氫材料是目前最有望實現車載儲氫應用的儲氫材料之一，因為該體系具有較高的儲氫容量、適宜的熱力學性能和良好的可逆吸放氫性能。其它三種堿金屬氫化物KH、RbH和CsH是2LiH-Mg(NH₂)₂體系儲氫材料催化改性的最佳添加劑。

隨著社會經濟的快速發展，人類對能源的需求不斷增加。化石燃料的日漸枯竭和過渡使用所帶來的環境污染問題使得研究開發新型綠色可再生能源變得更加迫切。氫由于儲量豐富、燃燒效率高、無污染，被譽為21世紀的綠色能源載體。儲氫材料的研究是氫能應用的關鍵技術，而上述的堿金屬氫化物均可以直接或間接應用于儲氫材料，因此，簡單高效地制備堿金屬氫化物并實現其規模化生產制備對氫能的發展意義重大。目前，制備堿金屬氫化物的方法主要有兩種：一為將堿金屬單質加熱至高溫并通以氫氣流合成，二為利用有機物中進行一系列反應合成，這兩種方法均存在一定的缺陷。第一種方法制備的成本較高，能耗大，并且制備效率較低；第二種方法需要高純度的有機溶劑，并且存在需要去除雜質副產物的過程，產物純度低，制備過程復雜。另外，還有一種制備其它金屬氫化物（如MgH₂）的方法，直接機械球磨法。但由于堿金屬質軟且具有較強的粘性，在球磨制備過程中會導致材料大量粘附在磨球和罐壁，導致球磨效率極低，樣品回收困難，純度極低。

因此，迫切需要開發一種更加簡單、高效的制備堿金屬氫化物的方法。

發明內容

本發明克服現有技術的缺點，提供了一種液相球磨制備堿金屬氫化物的方法，該方法合成效率高，制備出的堿金屬氫化物產率和純度高，且反應過程可控性強，易于操作，利于規模化生產。

一種液相球磨制備堿金屬氫化物的方法，包括如下步驟：在氫氣氣氛下，將堿金屬加熱熔融，然后進行球磨得到堿金屬氫化物。

所述的堿金屬元素為鉀、銣或銫。將堿金屬放入球磨罐中，在球磨罐中充入氫氣，然后對球磨罐進行加熱，使球磨罐中的堿金屬熔融，然后進行機械球磨得到堿金屬氫化物。

對球磨罐進行加熱時，加熱溫度的范圍可以依據堿金屬種類的不同進行選擇，優選地，堿金屬加熱熔融溫度為30-70°C，由于后續球磨過程中不再繼續進行加熱，因此，加熱熔融堿金屬的溫度可以適當高于堿金屬的熔點，保證堿金屬熔融完全，同時在后續的球磨過程中始終保持液體狀態，使堿金屬氫化物的生成順利進行。

堿金屬進行氫化反應時，需要確保適當的氫氣壓力，通常優選地，氫氣氣氛的氫氣壓力為10～100個標準大氣壓。

只要能提供機械化學力的球磨方式均可，優選地，所述球磨包括行星式球磨、臥式球磨和振動式球磨。

作為優選，所述球磨為行星式球磨或臥式球磨時，球磨條件為：球料比30～120：1，球磨轉速200～600轉/分鐘，球磨時間1～36h。在所述球料比、球磨轉速及球磨時間內，可以保證研磨的效率，充分發揮球的沖擊研磨作用，誘導促進液態堿金屬氫化反應的進行，最終得到堿金屬氫化物。

作為優選，所述球磨為振動式球磨時，球磨條件為：球料比30～120：1，振動頻率1200～1500周/分鐘，球磨時間1～12h。

在所述球料比、振動頻率及球磨時間內，可以保證研磨的效率，充分發揮球的沖擊研磨作用，誘導促進液態堿金屬氫化反應的進行，最終得到堿金屬氫化物。

本發明一種液相球磨制備堿金屬氫化物的方法具有以下優點：

1）制備方法過程簡單，易于操作，成本較為低廉，能耗低且無環境污染；