本发明专利技术涉及一种制备碱金属硅化物组合物的方法和由该方法得到的组合物，包括使碱金属与硅混合并加热得到的混合物至低于约４７５℃的温度。得到的组合物不与干Ｏ↓［２］反应。另外，本发明专利技术涉及硅化钠组合物，其具有包括２θ角度选自约１８．２、２８．５、２９．５、３３．７、４１．２、４７．４和５６．２的至少三个峰的粉末Ｘ－射线衍射图和在约１８ｐｐｍ处的固态［２３］↑ＮａＭＡＳ ＮＭＲ谱峰。此外，本发明专利技术涉及以控制方式除去挥发性或可燃性物质的方法。另外，本发明专利技术的碱金属硅化物组合物与水反应产生氢气。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过碱金属与硅在低于约475℃的温度下相互作用制备的碱金属硅化物组合物。该组合物提供了还原水的稳定源，产生纯氢气源。
技术介绍
碱金属在它们的金属或中性状态非常活泼。碱金属对空气和湿气非常活泼，当暴露于这些试剂时，可自发地着火。为了避免与它们的活泼性相关的内在危害，必须经常在真空中或在惰性液体如油中储存中性金属，以便防止它接触可能导致氧化或其它反应的大气。例如，经常在液体石蜡油中储存钠金属，在用于化学反应前，必须除去液体石蜡油，以避免不想要的杂质。这对其装运和使用提出了严格的限制。已制备了在碱金属和硅化合物之间的大量化合物。例如，存在钠(Na)和硅(Si)之间的已知化合物，化学计量范围从NaSi到Na(Si)6(被认为是Na8Si46)到NaxSi136，1.5＜x＜24。(见Witte，J.；Schnering，H.G.，“The Crystal Structure of NaSi and NaGe(in German)”ZeitAnorgan Allege Chemie 1964，327，260-273，Cros，C.；Pouchard，M.；Hagenmueller，P.，“Two new Phases of the Silicon-Sodium System.(in French)”C.R.Acad.Sc.Paris 1965，260，4764-4767.，和He，J.；Klug，D.D.；Uehara，K.；Preston，K.F.；Ratcliffe，C.I.；Tse，J.S.，“NMR and X-ray Spectroscopy of Sodium-Silicon Clathrates”J.Phys.Chem.B 2001，105)。已知的化合物通过加热Na和Si至高温通常在500℃下或以上来形成，在一些情况下，通过在冷表面上冷凝除去Na蒸汽。(见He，J.；Klug，D.D.；Uehara，K.；Preston，K.F.；Ratcliffe，C.I.；Tse，J.S.，“NMR and X-ray Spectroscopy ofSodium-Silicon Clathrates”J.Phys.Chem.B 2001，105，和Mayeri，D.；Phillips，B.L.；Augustine，M.P.；Kauzlarich，S.M.，“NMR Studyof the Synthesis of Alkyl-Terminated Silicon Nanoparticles From theReaction of SiCl4with the Zintl Salt，NaSi”Chem.Mater.2001，13，765-770)。Mayeri等使硅在钠存在下反应至约650℃的温度形成硅化钠。还有报道可通过加热Na和石英(SiO2)来制备公称组成为NaSi2的硅化物，但这种组合物的证据不足。(见Novotny，H.；Scheil，E.，“A Ternary Compound in the System Aluminum-Silicon-Sodium(inGerman)”Metallforsch.1947，2，76-80)。经常假定NaSi活泼到必须被视为能自燃，或在空气存在下能自发地着火。最近还用“空气和湿气敏感”来表征它。(见He，J.；Klug，D.D.；Uehara，K.；Preston，K.F.；Ratcliffe，C.I.；Tse，J.S.，“NMRand X-ray Spectroscopy of Sodium-Silicon Clathrates”J.Phys.Chem.B2001，105)。但是，该研究显示，Na8Si146的笼形对空气和湿气没有反应性。Id.但是，通常认为NaSi与水的反应是快速和“剧烈”的，以至于反应热能点燃形成的氢气，正如发生在碱金属与水的反应中。在不将NaSi保存在真空中或惰性气氛下来避免其内在危害时，对储存和处理它提出了严格限制。合成NaSi材料的一个主要问题是需要在封闭系统中加热Na和Si以防止Na在冷点上冷凝。通常，例如，为了制备多晶NaSi粉末，在焊接封闭的钼(Mo)管中与Si一起加热过量的Na，并在500℃下加热3天。(Mayeri，D.；Phillips，B.L.；Augustine，M.P.；Kauzlarich，S.M.，“NMR Study of the Synthesis of Alkyl-Terminated SiliconNanoparticles From the Reaction of SiCl4with the Zintl Salt，NaSi”Chem.Mater.2001，13，765-770)。在另一项研究中，使用不锈钢容器。(见He，J.；Klug，D.D.；Uehara，K.；Preston，K.F.；Ratcliffe，C.I.；Tse，J.S.，“NMR and X-ray Spectroscopy of Sodium-SiliconClathrates”J.Phys.Chem.B 2001，105)。因此，需要方便和廉价地制备碱金属硅化物组合物，从而它可在空气中容易地被处理，而没有还原水能力的明显降低。这种还原反应能产生大量氢每单位质量固体。专利技术概述本专利技术总体上涉及碱金属硅化物组合物、制备碱金属硅化物组合物的方法和使用碱金属硅化物组合物的方法。在本专利技术的实施中可使用任何碱金属，包括钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)和铯(Cs)。具体地说，本专利技术涉及一种碱金属硅化物组合物，其包括使碱金属与粉状硅在惰性气氛中混合并加热得到的混合物至低于约475℃的温度的产物，其中碱金属硅化物组合物不与干O2反应。在这种实施方案中，碱金属硅化物组合物可为硅化钠如Na4Si4、硅化钾如K4Si4等。另外，本专利技术涉及一种硅化钠组合物，其具有包括2θ角度选自约18.2、28.5、29.5、33.7、41.2、47.4和56.2的至少三个峰的粉末X-射线衍射图。此外，本专利技术涉及一种硅化钠组合物，其具有在约18ppm处的固态23Na幻角旋转(MAS)核磁共振(NMR)谱峰。在这些实施方案中，硅化钠可为例如Na4Si4。此外，本专利技术涉及一种以控制方式除去挥发性或可燃性物质的方法，挥发性或可燃性物质存在于水中，该方法包括暴露挥发性或可燃性物质到碱金属硅化物组合物的步骤，其中碱金属硅化物组合物与水进行放热反应，导致可控燃烧，由此除去挥发性或可燃性物质。另外，本专利技术涉及一种以控制方式除去挥发性或可燃性物质的方法，该方法包括暴露挥发性或可燃性物质到碱金属硅化物组合物和暴露碱金属硅化物组合物到水的步骤，其中碱金属硅化物组合物与水进行放热反应，导致可控燃烧，由此除去挥发性或可燃性物质。此外，本专利技术涉及一种制备碱金属硅化物组合物的方法，包括使碱金属与粉状硅在惰性气氛中混合并加热得到的混合物至低于约475℃的温度的步骤，其中碱金属硅化物组合物不与干O2反应。在这些实施方案中，碱金属硅化物组合物可为硅化钠如Na4Si4、硅化钾如K4Si4等。而且，碱金属硅化物组合物和水之间的放热反应可消耗或清除挥发性或可燃性物质。此外，本专利技术涉及一种本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种碱金属硅化物组合物，其包括使碱金属与粉状硅在惰性气氛中混合并加热得到的混合物至低于约４７５℃的温度的产物，其中碱金属硅化物组合物不与干Ｏ↓［２］反应。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：M莱芬费尔德，JL戴，
申请(专利权)人：西格纳化学有限责任公司，密执安州大学，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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