作为新型试剂的零价金属与氢化物的稳定复合物制造技术

本发明专利技术涉及作为新型试剂的零价金属与氢化物的稳定复合物。提供一种组合物及其制备方法。该组合物包括至少一种零价金属原子与至少一种氢化物分子的复合物。该制备方法包括将高表面积形式的元素金属与氢化物一起进行球磨。该组合物可用作用于零价金属纳米颗粒的合成的试剂。

【技术实现步骤摘要】
作为新型试剂的零价金属与氢化物的稳定复合物
本专利技术总体上涉及由零价金属与一种或多种氢化物分子稳定复合而组成的物质的组合物，特别是涉及零价锰或锡与硼氢化锂的复合，以及用于合成该复合物的方法。
技术介绍
氢化物，即金属或准金属直接与氢结合的化合物，是比较高能的分子，在化学和能源技术中具有各种已知的和正在开发的应用。这些应用包括用作还原剂、氢化催化剂、干燥剂、强碱、可再充电蓄电池中的组分，并有可能在燃料电池技术中作为固体氢储存媒介。金属纳米颗粒，即尺寸小于100nm的纯的或合金形式的元素金属颗粒，与它们的相应的块体金属相比，具有独特的物理、化学、电、磁、光和其它性能。因此，它们被应用于例如化学、医学、能源和先进电子设备等
，或正在这些领域中进行开发。用于金属纳米颗粒的合成方法典型的特征为“自上而下”或“自下而上”，并且包括各种化学、物理、甚至生物的方法。自上而下的技术包括使用各种能量输入将宏观尺度的金属颗粒物理破碎成纳米级颗粒。自下而上的方法包括由分离的原子、分子或团簇形成纳米颗粒。用于自上而下的金属纳米颗粒合成的物理力的方法已经包括宏观尺度金属颗粒的研磨、宏观尺度金属的激光烧蚀和宏观尺度金属的火花电蚀。自下而上合成的化学方法通常包括利用成核晶种颗粒或自成核将金属盐还原成零价金属并生长成金属纳米颗粒。虽然这些方法中的每一个在某些情况下有效，但每一个也具有缺点或不适用的情况。直接研磨方法在可得到的颗粒尺寸方面可能受到限制(小于约20nm的颗粒的生产往往是困难的)，并可能导致合金的化学计量比失控。其它的物理方法可能昂贵或因其它方面而不适合于工业规模。另一方面，例如，在金属阳离子耐化学还原的情况下，化学还原方法可能会失败。例如，锰(II)几乎不受原位化学还原的影响，使得该方法不适用于制备Mn0或含Mn0的纳米颗粒。
技术实现思路
提供一种零价金属与氢化物复合的组合物以及合成该组合物的方法。在一个方面公开了根据下式的试剂复合物：M0·XyI，其中，M0是零价金属，X是氢化物，并且y是大于零的整数值或分数值。在一些变型中，零价金属可以是过渡金属或过渡后金属，氢化物可以是复合准金属氢化物，并且y可以是4或更小。在一些情况下，零价金属可以是锰或锡，氢化物可以是硼氢化锂，并且y可以是1或2。在另一个方面，公开了一种用于合成试剂复合物的方法。该方法包括将氢化物与含有零价金属的制剂混合并球磨该混合物。在一些变型中，零价金属可以是过渡金属或过渡后金属，氢化物可以是复合准金属氢化物，并且可以按大约1∶1至4∶1(包括1∶1和4∶1)的化学计量比将金属氢化物与含有零价金属的制剂混合。在一些情况下，含有零价金属的制剂可以是锰或锡的制剂，氢化物可以是硼氢化锂，并且可以按大约1∶1至2∶1(包括1∶1和2∶1)的化学计量比将金属氢化物与含有零价金属的制剂混合。在另一个方面，提供一种组合物，该组合物包括试剂复合物，该试剂复合物通过包括混合含有零价金属的制剂与氢化物以产生一种混合物，并且球磨该混合物以产生复合物的方法而合成。附图说明通过下文实施方式的描述并结合附图，本专利技术的各个方面和优点将变得明显且更容易理解，其中：图1A是LiBH4的硼的x-射线光电子能谱；图1B是通过公开的用于合成试剂复合物的方法合成的Mn·LiBH4复合物的硼的x-射线光电子能谱；图1C是通过公开的用于合成试剂复合物的方法合成的Mn·(LiBH4)2复合物的硼的x-射线光电子能谱；图2A是Mn0粉末的锰的x-射线光电子能谱；图2B是通过公开的用于合成试剂复合物的方法合成的Mn·(LiBH4)2复合物的锰的x-射线光电子能谱；图2C是图2A的Mn0粉末的x-射线光电子能谱和图2B的Mn·(LiBH4)2复合物的x-射线光电子光谱的叠加；图3A是通过公开的用于合成试剂复合物的方法合成的Mn·LiBH4复合物的x-射线粉末衍射扫描；图3B是通过公开的用于合成试剂复合物的方法合成的Mn·(LiBH4)2复合物的x-射线粉末衍射扫描；图4是通过图1的方法合成的Mn·LiBH4复合物与通过公开的用于合成试剂复合物的方法合成的Mn·(LiBH4)2复合物的FI-IR光谱的叠加；图5A是Sn0粉末的锡的x-射线光电子能谱；图5B是通过公开的用于合成试剂复合物的方法合成的Sn·(LiBH4)2复合物的锡的x-射线光电子能谱；图5C是图5A的Sn0粉末的x-射线光电子能谱和图5B的Sn·(LiBH4)2复合物的x-射线光电子能谱的叠加。具体实施方式描述了零价金属与氢化物复合的组合物以及合成该组合物的方法。也可以将零价金属描述为处于零氧化态的金属或元素金属。如本文所使用的，“金属”可以指碱土金属、碱金属、过渡金属或过渡后金属。短语“过渡金属”可以指任何第3到12族的D区金属。短语“过渡后金属”可以指第13到16族的金属。如本文所使用的，“氢化物”可以是二元金属氢化物(例如，NaH或MgH2)，二元准金属氢化物(例如，BH3)，复合金属氢化物(例如，LiAlH4)，或复合准金属氢化物(例如，LiBH4或Li(CH3CH2)3BH)。在一些实施例中，氢化物将是LiBH4。术语“准金属”可以指硼、硅、锗、砷、锑、碲或钋中的任一种。在一些变型中，上文所述的术语氢化物可以包括相应的氘化物或氚化物。公开了一种试剂复合物，包括根据式I的复合物：M0·XyI，其中M0为源自含有零价金属的制剂的零价金属，其中X是氢化物，并且其中y是大于零的整数值或分数值。试剂复合物的用途可以包括在自下而上合成纯的或合金的金属纳米颗粒时作为反应物。在不同的情况下，试剂复合物可以用于制造由任意多种金属组成的并具有任意多种纳米颗粒尺寸的金属纳米颗粒。在一些情况下，试剂复合物可以用于制备基本上不含金属氧化物的金属纳米颗粒。现在参照式I，零价金属可以是任何零价金属。在一些方面，零价金属可以是零价过渡金属或零价过渡后金属。合适的过渡金属包括但不限于镉、钴、铜、铬、铁、锰、金、银、铂、钛、镍、铌、钼、铑、钯、钪、钒和锌。合适的过渡后金属包括铝、镓、铟、锡、铊、铅或铋。在一些情况下，零价金属可以是锰或锡。在各个方面，试剂复合物中结合的氢化物可以是任何氢化物，包括二元金属氢化物、二元准金属氢化物、复合金属氢化物或复合准金属氢化物。在一些变型中，氢化物可以是复合准金属氢化物。在一些情况下，氢化物可以是硼氢化物。在一些情况下，氢化物可以是硼氢化锂。由式I描述的试剂复合物可以是单个分子实体的复合物，例如与一种或多种氢化物分子复合的单一零价金属原子。或者，由式I描述的试剂复合物可以作为离散的分子，例如与氢化物盐相互作用的零价金属原子而存在，可以作为分子簇，例如散布有氢化物分子的零价金属原子的簇，或者零价金属的簇、表面涂有氢化物分子的簇或散布有氢化物盐分子的簇而存在。根据式I的y值可以定义试剂复合物中氢化物分子与零价金属原子的化学计量比。y的值可包括任何大于零的整数值或分数值。在一些情况下，y可以是小于或等于4的整数值或分数值。在一些情况下，y可以是小于或等于2的整数值或分数值。在一些情况下，y可以是小于或等于1的整数值或分数值。一种用于合成试剂的方法，其包括对氢化物与含有零价金属的制剂的混合物进行球磨的步骤。所得到的试剂，或者在本文中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种根据式I的试剂复合物，M0·Xy I，其中M0为零价金属，X是氢化物，并且y是大于零的整数值或分数值。

【技术特征摘要】
2013.10.04 US 14/046,0811.一种根据式I的试剂复合物，M0·XyI，其中M0为具有零氧化态的零价金属，X是氢化物，并且y是大于零的整数值或分数值且y为4或更小；并且其中所述氢化物是二元金属氢化物，二元准金属氢化物，复合金属氢化物和复合准金属氢化物中的任何氢化物。2.根据权利要求1所述的试剂复合物，其中所述零价金属是至少一种零价过渡金属或零价过渡后金属。3.根据权利要求1所述的试剂复合物，其中所述零价金属是锰或锡。4.根据权利要求3所述的试剂复合物，具有中心位于约636eV或484eV处的x-射线光电子能谱峰。5.根据权利要求1所述的试剂复合物，其中所述氢化物是复合金属氢化物或复合准金属氢化物。6.根据权利要求1所述的试剂复合物，其中所述氢化物是硼氢化锂。7.一种用于合成试剂复合物的方法，包括：球磨氢化物与含有零价金属的制剂的混合物，且其中将所述氢化物与含有零价金属的制剂按4倍或更低的摩尔量过量混合；其中所述方法生成根据式I的试剂复合物，M0·XyI，其中M0为具有零氧化态的零价金属，X是氢化物，并且y是大于零的整数值或分数值；并且所述氢化物是二元准金属氢化物，复合金属氢化物和复合准金属氢化物中的任何氢化物。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述氢化物是复合金属氢化物或复合准金属氢化物。9.根据权利要求7所述的方法，其中所述氢化物是硼氢化锂。10.根据权利要求7所述的方法，其中所述氢化物与含有零价金属的制剂按基本上等摩尔的比例混合。11.根据权利要求7所述的方法，其中将所述氢化物与含有零价金属的制剂按2倍或更低的摩尔量过量混合。12.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·P·罗威，R·蒙塔迪，D·J·赫莱拉，
申请(专利权)人：丰田自动车工程及制造北美公司，
类型：发明
国别省市：美国;US