一种α-三氢化铝的粒径控制方法技术

本发明专利技术涉及高能量密度材料制备技术领域，具体公开了一种α

【技术实现步骤摘要】
一种
α
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三氢化铝的粒径控制方法


[0001]本专利技术涉及高能量密度材料制备
，尤其是涉及一种α
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三氢化铝的粒径控制方法。

技术介绍

[0002]三氢化铝(AlH3)又被称为铝烷，摩尔质量为29.99g/mol，密度约为铝的一半，为1.486g/cm3(铝的密度为2.70g/cm3)，具有高聚合度(AlH3)n，为热力学亚稳态晶体，属于二元共价氢化物，是已知含氢量最高的金属氢化物，样品呈现白色，暴露在空气中会逐渐变为灰色，表现出热力学不稳定性。同时三氢化铝具有多相性，研究表明三氢化铝至少有7种非溶剂化晶型，分别为：α、αˊ、β、γ、δ、ε和ζ
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AlH3，其中α
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AlH3在室温下是相对最稳定的，无挥发性，在空气中不易发生分解或自燃。
[0003]α
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三氢化铝自20世纪60年代被合成以后，因其较高的储氢容量和较低的放氢温度，便被列入军事研究计划，被视为未来最有发展潜力的高能燃料，在推进剂、高能炸药及氢燃料电池等领域均有着广阔的发展前景。特别是在寻找比铝粉更好的金属粉末燃料替代物的过程中，由于无法实现推进剂能量的显著提升而进展较为缓慢。当含有三氢化铝粉末的固体推进剂燃烧时，三氢化铝受热分解所产生的大量氢气可以使得其中的氧化剂成分迅速且充分燃烧，同时释放出大量的能量，能够显著提高固体推进剂的比冲，据报道，将固体推进剂中的金属铝粉全部换为三氢化铝粉末后可以将比冲提高约10s；在液体推进剂中添加三氢化铝作为燃烧剂后，可以将比冲提高约27s。然而，三氢化铝在制备过程中会生成其他不稳定相，使得三氢化铝作为燃烧剂的稳定性大幅降低，存在严重的安全隐患，如αˊ晶相；而有的相则会使得三氢化铝的燃烧变得迟缓，不适于推进剂的应用，如β相、γ相等；同时，制备过程中的三氢化铝的晶体粒径难以实现均一性，严重影响了三氢化铝的装药性能和燃烧特性，进而限制了三氢化铝作为高能量密度材料的发展与应用。
[0004]中国专利CN106957047B公开了一种三氢化铝的转晶方法，可以将三氢化铝中以β相和γ相晶型存在的三氢化铝转化为稳定性更高的α
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三氢化铝，提高了α
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三氢化铝粉末的纯度和稳定性；中国专利CN111994871A公开了一种α
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三氢化铝的合成方法，通过合成中间体AlH3
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n[(C2H5)2O]溶液，能够在不经过滤的条件下，直接在高温甲苯中进行脱醚转晶生成α
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三氢化铝。虽然两者介绍了三氢化铝的合成工艺，但制备过程较为复杂，转晶工艺繁琐，转晶的效率偏低，稳定性提升效果有限，难以进行实现大规模批量化生产；同时，二者均没有涉及如何实现α
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三氢化铝在制备合成过程中的粒径控制，对α
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三氢化铝后续的应用留下了难题，不利于三氢化铝的大范围推广和应用。如何简单、高效获得晶相纯净的α
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三氢化铝，并实现α
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三氢化铝粒径的控制是面对实际应用所迫切需要解决的问题，对于α
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三氢化铝的规模化生产制备及应用有着重要的意义。
[0005]因此，针对上述不足，本专利技术提供一种α
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三氢化铝的粒径控制方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种α
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三氢化铝的粒径控制方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种α
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三氢化铝的粒径控制方法，包括下述步骤：
[0008]步骤一：按照体积比1～5g:10ml分别量取甲苯、乙醚，继而混合加入到反应容器中，机械搅拌10～20min，转速为100～200r/min，得到混合溶液A；继而按照分子筛与乙醚的质量体积比为1～3g:10ml将分子筛加入到混合溶液A中，干燥48～72h，过滤取出分子筛，得到混合溶液B；
[0009]步骤二：按照氢化铝锂与乙醚的质量体积比1～2:48～63称取氢化铝锂，继而分别按照氢化铝锂与铝粉质量比30～45:5～7.5，氢化铝锂与氯化铝粉质量比30～45:40～70，称取铝粉、氯化铝粉，然后将铝粉、氢化铝锂与氯化铝粉分别放入对应的反应加料区，并密封严实；
[0010]步骤三：将反应容器密封严实，然后向混合溶液B中持续通入高纯氮气，同时打开反应容器出气口，10～20min后关闭出气口，继而关闭高纯氮气；打开真空泵，对反应容器内进行抽真空操作，直至负压为
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12psi；重复通氮气、抽真空的操作3～5次；
[0011]步骤四：将混合溶液A加热至60～80℃，继而将铝粉全部加入到混合溶液B中，并进行机械搅拌，转速为200～300r/min，5～10min后关闭机械搅拌，得到催化溶液C；同时打开脉冲式磁力搅拌，搅拌速度为100～200r/min；然后控制一定的加料速度将氢化铝锂、氯化铝粉同时缓慢加入到催化溶液C中；待氢化铝锂粉与氯化铝粉全部加入到催化溶液C后，持续反应30～50min；
[0012]步骤五：关闭脉冲式磁力搅拌，打开机械搅拌，转速为100～200r/min，同时将温度升高到100～110℃，对反应溶液进行蒸馏，30min后回流10min，继而关闭加热器、搅拌器，将反应体系静置冷却至室温；静置分层后倒掉上层溶液，继而用无水乙醚将下层沉淀反复清洗3次，然后在90～100℃真空烘箱中干燥3～5h，即得到α
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三氢化铝晶体。
[0013]优选的，在所述步骤一中，所述分子筛直径为5A。
[0014]优选的，在所述步骤二中，所述氢化铝锂、氯化铝粉的粒径为20～100μm。
[0015]优选的，在所述步骤二中，所述铝粉的粒径为100～500μm；优选地，铝粉的粒径为100～300μm；更优选地，铝粉的粒径为100～200μm。
[0016]优选的，在所述步骤四中，所述脉冲式磁力搅拌的周期为5s、10s、15s。
[0017]优选的，在所述步骤四中，所述一定的加料速度为5g/min、10g/min、15g/min。
[0018]优选的，在所述步骤五中所述真空烘箱的真空度为
‑
12psi。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0020]1.一种α
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三氢化铝的粒径控制方法，巧妙采用了通过控制反应物混合速度以及磁力搅拌作用时间的方法实现了α
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三氢化铝晶体的粒径控制，得到了粒径分布集中，纯度≥99.95％的α
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三氢化铝晶体；
[0021]2.一种α
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三氢化铝的粒径控制方法，通过控制磁力搅拌作用能够在α
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三氢化铝晶体形核长大过程中起到破碎作用，从而产生更多晶核；脉冲作用周期越短，转速越大，产生的晶核越多，制备所得α
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种α
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三氢化铝的粒径控制方法，包括下述步骤：步骤一：按照体积比1～5g:10ml分别量取甲苯、乙醚，继而混合加入到反应容器中，机械搅拌10～20min，转速为100～200r/min，得到混合溶液A；继而按照分子筛与乙醚的质量体积比为1～3g:10ml将分子筛加入到混合溶液A中，干燥48～72h，过滤取出分子筛，得到混合溶液B；步骤二：按照氢化铝锂与乙醚的质量体积比1～2:48～63称取氢化铝锂，继而分别按照氢化铝锂与铝粉质量比30～45:5～7.5，氢化铝锂与氯化铝粉质量比30～45:40～70，称取铝粉、氯化铝粉，然后将铝粉、氢化铝锂与氯化铝粉分别放入对应的反应加料区，并密封严实；步骤三：将反应容器密封严实，然后向混合溶液B中持续通入高纯氮气，同时打开反应容器出气口，10～20min后关闭出气口，继而关闭高纯氮气；打开真空泵，对反应容器内进行抽真空操作，直至负压为
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12psi；重复通氮气、抽真空的操作3～5次；步骤四：将混合溶液A加热至60～80℃，继而将铝粉全部加入到混合溶液B中，并进行机械搅拌，转速为200～300r/min，5～10min后关闭机械搅拌，得到催化溶液C；同时打开脉冲式磁力搅拌，搅拌速度为100～200r/min；然后控制一定的加料速度将氢化铝锂、氯化铝粉同时缓慢加入到催化溶液C中；待氢化铝锂粉与氯化铝粉全部加入到催化溶液C后，持续反应30～50min；步骤五：关闭脉冲式磁力搅拌，打开机械搅拌，转速为100～200r/min，同时...

【专利技术属性】
技术研发人员：王政，王栋，
申请(专利权)人：北京珺政慧通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：