一种α-三氢化铝的合成方法技术

本发明专利技术提供了一种α‑三氢化铝的合成方法，包括：步骤1，将二(溴甲基)苯加入至氢化铝锂的无水乙醚溶液中，惰性氛围下反应，反应结束后得到三氢化铝乙醚络合物；步骤2，将三氢化铝乙醚络合物输送至甲苯中进行脱醚析出，过滤，洗涤滤饼，干燥，得到α‑三氢化铝。本发明专利技术合成方法使用原材料二(溴甲基)苯易提纯，克服了原材料含有FeCl

【技术实现步骤摘要】
一种α-三氢化铝的合成方法
本专利技术属于含能材料合成
，特别涉及一种α-三氢化铝的合成方法。
技术介绍
固体火箭发动机是各种先进战略、战术导弹的动力系统，固体推进剂技术是固体火箭发动机的核心技术和支撑技术，对提高导弹的投送能力及小型化能力具有重要意义，为提高固体推进剂的能量性能，世界各国研究机构和学者一直致力于新型高能燃料的研制与使用。三氢化铝现阶段发现至少有α、α′、β、γ、δ、ε、ξ七种晶型，其中α-三氢化铝(α-AlH3)相对分子质量为30.0，密度为1.48g·cm-3，因为α-AlH3含氢量高、燃烧产物分子量小、热分解温度相对较高，在含能材料领域被视为新一代固体推进剂的理想的高能燃料。α-AlH3的重量氢含量10.1wt.％和体储氢密度为148g·L-1(液氢的两倍)，两个参数都超过了美国能源部(DOE)系统的目标(2020年达到5.5wt.％和40g/L)，是一种优异的储氢材料。由于α-AlH3的良好性能以及在含能材料和储氢材料方面表现出巨大的应用前景，α-AlH3的合成和应用研究在21世纪成为新型含能材料研究的一个重点，目前国内外报道合成三氢化铝的方法仍以Dow公司的“乙醚化学法”为主，通过AlCl3和LiAlH4在乙醚溶剂中合成不稳定且易燃的中间体三氢化铝乙醚络合物(AlH3·n[(C2H5)2O])，过滤除去LiCl沉淀后通过AlH3·n[(C2H5)2O]液相或者固相脱醚转晶过程合成α-AlH3(PreparationandPropertiesofAluminumHydride，JournaloftheAmericanChemicalSociety，1976,pp.2450-2453)。该方法对原材料的纯度要求相当高，AlCl3生产过程中产生FeCl3等杂质，杂质的存在导致α-AlH3合成过程中极易生成杂质晶相或者分解成铝和氢气导致试验失败，因此合成前AlCl3需要升华提纯，由于FeCl3同样易升华，而且AlCl3极易与空气中的水分反应，因此提纯过程对设备和工艺操作要求较高。同时，合成过程产生的LiCl不溶于乙醚溶剂，需要过滤除去LiCl后进行第二步脱醚转晶反应，且过滤过程中需要控制滤液温度，防止AlH3·n[(C2H5)2O]因温度升高而析出导致产率降低，堵塞传送管道带来安全风险。因此开发一种新的易提纯，不含FeCl3等杂质的有机原材料替代AlCl3，提升α-AlH3合成品质对于α-AlH3的工业化制备及应用有着重要的意义。
技术实现思路
为了克服现有技术中的不足，本专利技术人进行了锐意研究，提供了一种α-三氢化铝的合成方法，该合成方法使用的原材料二(溴甲基)苯易提纯，克服了原材料含有FeCl3等杂质且较难提纯、对空气中的水分敏感等问题，该合成过程产生的副产物LiBr溶于溶剂乙醚，合成过程中中间体AlH3·n[(C2H5)2O]溶液可以不经过滤直接在高温甲苯中进行脱醚转晶生成α-AlH3，从而完成本专利技术。本专利技术提供了的技术方案如下：一种α-三氢化铝的合成方法，包括：步骤1，将二(溴甲基)苯加入至氢化铝锂的无水乙醚溶液中，惰性氛围下反应，反应结束后得到三氢化铝乙醚络合物；步骤2，将三氢化铝乙醚络合物输送至甲苯中进行脱醚析出，过滤，洗涤滤饼，干燥，得到α-三氢化铝。根据本专利技术提供的一种α-三氢化铝的合成方法，具有以下有益效果：(1)本专利技术中合成方法使用的原材料二(溴甲基)苯克服现有技术中的原材料AlCl3含有FeCl3等杂质较难提纯、对空气中的水分敏感等问题，降低了设备要求和工艺操作难度，得到的产品产率高、品质好；(2)本专利技术中合成方法，合成过程产生的副产物LiBr溶于溶剂无水乙醚，反应过程中不用过滤去除，降低了合成过程对设备的需求；(3)本专利技术中，使用的原料二(溴甲基)苯室温下为固态，取用过程不用氮气保护隔绝空气，操作方便；(4)本专利技术中，二(溴甲基)苯与氢化铝锂的反应在室温下即可进行，反应易于控制。附图说明图1示出实施例1合成的α-AlH3的SEM电镜图；图2示出实施例1合成的α-AlH3的X-射线衍射图谱。具体实施方式下面通过对本专利技术进行详细说明，本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。本专利技术提供了一种α-三氢化铝的合成方法，包括如下步骤：步骤1，将二(溴甲基)苯加入至氢化铝锂的无水乙醚溶液中，惰性氛围下反应，反应结束后得到三氢化铝乙醚络合物。在一种优选的实施方式中，所述二(溴甲基)苯选自1,2-二(溴甲基)苯、1,3-二(溴甲基)苯或1,4-二(溴甲基)苯中的任意一种或多种。在一种优选的实施方式中，LiAlH4的物质的量与无水乙醚的体积之比为1mol：1.4L～4.8L。在一种优选的实施方式中，LiAlH4与二(溴甲基)苯的摩尔比(即物质的量之比)为2.1～3.0：1。在一种优选的实施方式中，反应在5～30℃下进行，反应时间为2～24h，反应过程中伴随搅拌；优选地，反应在15～25℃下进行，反应时间为2～12h。步骤2，将三氢化铝乙醚络合物输送至甲苯中进行脱醚析出，过滤，洗涤滤饼，干燥，得到α-三氢化铝。在一种优选的实施方式中，甲苯的体积与步骤1中二(溴甲基)苯的物质的量之比为7～30L：1mol。在一种优选的实施方式中，甲苯的温度为82～86℃。在一种优选的实施方式中，滤饼使用乙醚和/或乙醇进行洗涤。在一种优选的实施方式中，干燥方式为常压干燥，干燥温度为40～50℃。实施例实施例1将9.5克LiAlH4(0.25mol)溶于1L无水乙醚，通氮气保护，加入26.4克1,2-二(溴甲基)苯(0.1mol)，15℃下搅拌反应2小时，将反应液转移至82℃的0.7L甲苯中进行脱醚转晶，待到冷凝器无乙醚馏出后将反应体系降至室温，进行过滤，然后使用乙醇进行洗涤处理，常压50℃干燥后得到4.32克α-AlH3产品。α-AlH3的SEM电镜图如图1所示，X-射线衍射图谱如图2所示。实施例2将15.2克LiAlH4(0.4mol)溶于1L无水乙醚，通氮气保护，加入39.6克1,3-二(溴甲基)苯(0.15mol)，20℃下搅拌反应4小时，将反应液转移至83℃的2L甲苯中进行脱醚转晶，待到冷凝器无乙醚馏出后将反应体系降至室温，进行过滤，然后使用乙醚进行洗涤处理，常压40℃干燥后得到7.29克α-AlH3产品。实施例3将18.9克LiAlH4(0.5mol)溶于1L无水乙醚，通氮气保护，加入52.8克1,2-二(溴甲基)苯(0.2mol)，20℃下搅拌反应6小时，将反应液转移至85℃的5L甲苯中进行脱醚转晶，待到冷凝器无乙醚馏出后将反应体系降至室温，进行过滤，然后使用乙醇进行洗涤处理，常压45℃干燥后得到8.76克α-AlH3产品。实施例4将22.8克LiAlH4(0.6m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种α-三氢化铝的合成方法，其特征在于，包括：/n步骤1，将二(溴甲基)苯加入至氢化铝锂的无水乙醚溶液中，惰性氛围下反应，反应结束后得到三氢化铝乙醚络合物；/n步骤2，将三氢化铝乙醚络合物输送至甲苯中进行脱醚析出，过滤，洗涤滤饼，干燥，得到α-三氢化铝。/n

【技术特征摘要】
1.一种α-三氢化铝的合成方法，其特征在于，包括：
步骤1，将二(溴甲基)苯加入至氢化铝锂的无水乙醚溶液中，惰性氛围下反应，反应结束后得到三氢化铝乙醚络合物；
步骤2，将三氢化铝乙醚络合物输送至甲苯中进行脱醚析出，过滤，洗涤滤饼，干燥，得到α-三氢化铝。


2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，步骤1中，所述二(溴甲基)苯选自1,2-二(溴甲基)苯、1,3-二(溴甲基)苯或1,4-二(溴甲基)苯中的任意一种或多种。


3.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，步骤1中，氢化铝锂的物质的量与无水乙醚的体积之比为1mol：1.4L～4.8L。


4.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，步骤1中，氢化铝锂与二(溴甲基)苯的摩尔比为2.1～3.0：1。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱贤平，朱朝阳，庞爱民，郭翔，张思，王洋，王小波，吴翼，余凯伦，陈克海，
申请(专利权)人：湖北航天化学技术研究所，
类型：发明
国别省市：湖北;42