[發明專利]一種α-三氫化鋁的合成方法

有效

• 申請號: 202010774462.4
• 申請日: 2020-08-04
• 公開（公告）號: CN111994871B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 邱賢平;朱朝陽;龐愛民;郭翔;張思;王洋;王小波;吳翼;余凱倫;陳克海
• 申請（專利權）人: 湖北航天化學技術研究所
• 主分類號: C01B6/06
• 分類號: C01B6/06
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 王永芳

本發明提供了一種α?三氫化鋁的合成方法，包括：步驟1，將二(溴甲基)苯加入至氫化鋁鋰的無水乙醚溶液中，惰性氛圍下反應，反應結束后得到三氫化鋁乙醚絡合物；步驟2，將三氫化鋁乙醚絡合物輸送至甲苯中進行脫醚析出，過濾，洗滌濾餅，干燥，得到α?三氫化鋁。本發明合成方法使用原材料二(溴甲基)苯易提純，克服了原材料含有FeCl₃等雜質且較難提純、對空氣中的水分敏感等問題，該合成過程產生的副產物LiBr溶于溶劑乙醚，合成過程中的中間體AlH₃·n[(C₂H₅)₂O]溶液可以不經過濾直接在高溫甲苯中進行脫醚轉晶生成α?AlH₃，降低了設備要求和工藝操作難度，得到的產品產率高、品質好。

技術領域

本發明屬于含能材料合成技術領域，特別涉及一種α-三氫化鋁的合成方法。

背景技術

固體火箭發動機是各種先進戰略、戰術導彈的動力系統，固體推進劑技術是固體火箭發動機的核心技術和支撐技術，對提高導彈的投送能力及小型化能力具有重要意義，為提高固體推進劑的能量性能，世界各國研究機構和學者一直致力于新型高能燃料的研制與使用。三氫化鋁現階段發現至少有α、α′、β、γ、δ、ε、ξ七種晶型，其中α-三氫化鋁(α-AlH₃)相對分子質量為30.0，密度為1.48g·cm^-3，因為α-AlH₃含氫量高、燃燒產物分子量小、熱分解溫度相對較高，在含能材料領域被視為新一代固體推進劑的理想的高能燃料。α-AlH₃的重量氫含量10.1wt.％和體儲氫密度為148g·L^-1(液氫的兩倍)，兩個參數都超過了美國能源部(DOE)系統的目標(2020年達到5.5wt.％和40g/L)，是一種優異的儲氫材料。

由于α-AlH₃的良好性能以及在含能材料和儲氫材料方面表現出巨大的應用前景，α-AlH₃的合成和應用研究在21世紀成為新型含能材料研究的一個重點，目前國內外報道合成三氫化鋁的方法仍以Dow公司的“乙醚化學法”為主，通過AlCl₃和LiAlH₄在乙醚溶劑中合成不穩定且易燃的中間體三氫化鋁乙醚絡合物(AlH₃·n[(C₂H₅)₂O])，過濾除去LiCl沉淀后通過AlH₃·n[(C₂H₅)₂O]液相或者固相脫醚轉晶過程合成α-AlH₃(Preparation andProperties of Aluminum Hydride，Journal of the American Chemical Society，1976,pp.2450-2453)。該方法對原材料的純度要求相當高，AlCl₃生產過程中產生FeCl₃等雜質，雜質的存在導致α-AlH₃合成過程中極易生成雜質晶相或者分解成鋁和氫氣導致試驗失敗，因此合成前AlCl₃需要升華提純，由于FeCl₃同樣易升華，而且AlCl₃極易與空氣中的水分反應，因此提純過程對設備和工藝操作要求較高。同時，合成過程產生的LiCl不溶于乙醚溶劑，需要過濾除去LiCl后進行第二步脫醚轉晶反應，且過濾過程中需要控制濾液溫度，防止AlH₃·n[(C₂H₅)₂O]因溫度升高而析出導致產率降低，堵塞傳送管道帶來安全風險。因此開發一種新的易提純，不含FeCl₃等雜質的有機原材料替代AlCl₃，提升α-AlH₃合成品質對于α-AlH₃的工業化制備及應用有著重要的意義。

發明內容