一种低共熔溶剂催化氨硼烷热解脱氢的方法技术

本案涉及一种低共熔溶剂催化氨硼烷热解脱氢的方法，是以氨硼烷为原料，以叔丁醇钾或氢氧化钾为添加剂，在有机溶剂中通过低共熔溶剂的催化作用对氨硼烷进行热解脱氢反应；所述低共熔溶剂包括物质的量比为3:1～1:6的氢键受体和氢键供体。本发明专利技术提供了一种低共熔溶剂来高效催化氨硼烷热解脱氢的方法，氢键供受体可以起到协同催化作用，具有催化剂制备过程简单、催化效率高、反应条件温和、释氢量大、可循环使用的优点。环使用的优点。环使用的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种低共熔溶剂催化氨硼烷热解脱氢的方法


[0001]本专利技术涉及脱氢催化反应领域，具体而言，涉及一种低共熔溶剂催化氨硼烷热解脱氢的方法。

技术介绍

[0002]进入二十一世纪后，如何合理开发和利用新能源逐步成为了研究热点。氨硼烷(NH3BH3)因其氢含量极高(19.6wt％)，且具有稳定性高、安全无毒的特点，被认为是一种极具应用前景的化学制氢材料。氨硼烷的脱氢方式一般分为水解脱氢以及热解脱氢。水解脱氢反应条件温和，且脱氢速率极快、释氢量大。所以，目前的研究大多集中于水解脱氢方面，很多文献及专利都有所报道，例如：Applied Catalysis A,General 595(2020)117511，ACS Sustainable Chem.Eng.2020,8,8256
‑
8266，CN115608375A，CN115121271A。
[0003]但是，水解脱氢会带入氧原子，最终产物为硼酸盐，想要再生氨硼烷就需要打破硼酸盐中的B
‑
O键，这在实际操作中很难实现。而热解脱氢产生的硼氮聚合物只需要合适的还原剂就可以获得再生氨硼烷，更有利于可持续发展。而氨硼烷热解脱氢又分为有无溶剂两种情况，无溶剂参与时，在97℃至110℃，释放第一分子氢气，第二步发生在110℃到150℃之间，但是第三步完全脱去最后一分子氢气需要极高的温度，甚至达到了1400℃。在有机溶液(吡啶、二甘醇二甲醚、四氢呋喃等等)中进行氨硼烷热解脱氢就相对容易一些，但是仍需要合适的催化剂来降低反应活化能。目前，关于氨硼烷的热解脱氢的研究仍然相对较少，现有技术中仍然欠缺反应条件温和且释氢量大的氨硼烷热解脱氢方法。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的不足之处，本专利技术提出了利用低共熔溶剂来高效催化氨硼烷热解脱氢的方法，相较于传统催化剂，本专利技术避免了昂贵的有机配体和复杂的制作流程，利用氢键供受体之间的键能作用来稳定金属中心，可以达到协同催化的作用，具有制备过程简单、催化效率高、反应条件温和、释氢量大、可循环使用的优点。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种低共熔溶剂催化氨硼烷热解脱氢的方法，是以氨硼烷为原料，以叔丁醇钾或氢氧化钾为添加剂，在有机溶剂中通过低共熔溶剂的催化作用对氨硼烷进行热解脱氢反应；所述低共熔溶剂包括物质的量比为3:1～1:6的氢键受体和氢键供体。
[0007]进一步地，所述添加剂的用量为氨硼烷质量的0.5wt％～3wt％。
[0008]进一步地，所述有机溶剂为四氢呋喃和二乙二醇二甲醚其中一种或二者混合物。
[0009]进一步地，所述有机溶剂为四氢呋喃和二乙二醇二甲醚的混合物，质量比为1:10～10:1。
[0010]进一步地，所述有机溶剂的质量与氨硼烷的质量比为20:1～80:1。
[0011]进一步地，所述低共熔溶剂的氢键受体为三氯化铱，氢键供体为乙酰胺、甲基脲、1,3
‑
二甲基脲中的一种。
[0012]进一步地，所述低共熔溶剂的用量为氨硼烷质量的1wt％～10wt％。
[0013]进一步地，所述热解脱氢反应温度为30℃～100℃，反应时间为5min～60min。
[0014]在氨硼烷的热解催化过程中，首先通过金属活性中心M去进攻B
‑
H键，形成M
‑
H的活性中间体。然后脱去第一分子氢气分子，不断循环该过程，逐步脱去所有氢气，所以，能够高效并稳定形成金属氢活性中间体尤为关键。本案中以低共熔溶剂作为催化剂可以较好的应用在氨硼烷脱氢反应过程中，利用氢键供受体之间的键能来稳定金属中心，以贵金属铱作为活性中心和氢键受体，同时氢键供体可起到协同催化的作用，具有制备过程简单、催化效率高、反应条件温和、释氢量大、可循环使用的优点。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种低共熔溶剂来高效催化氨硼烷热解脱氢的方法，氢键供受体可以起到协同催化作用，具有催化剂制备过程简单、催化效率高、反应条件温和、释氢量大、可循环使用的优点。
附图说明
[0016]图1为实施例1中的[IrCl3]1[乙酰胺]2核磁氢谱图。
[0017]图2为实施例1中的[IrCl3]1[乙酰胺]2核磁碳谱图。
[0018]图3为实施例1中的[IrCl3]2[甲基脲]1核磁氢谱图。
[0019]图4为实施例1中的[IrCl3]2[甲基脲]1核磁碳谱图。
[0020]图5为实施例1中的[IrCl3]1[1,3
‑
二甲基脲]1核磁氢谱图。
[0021]图6为实施例1中的[IrCl3]1[1,3
‑
二甲基脲]1核磁碳谱图。
[0022]图7为本专利技术中氨硼烷热解脱氢的产物核磁硼谱图。
具体实施方式
[0023]下面将结合实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0025]实施例1、制备低共熔溶剂催化剂，步骤如下
[0026]取8.1g三氯化铱作为氢键受体和3.3g乙酰胺作为氢键供体置于100mL单口烧瓶中，物质量比为1:2，在80℃下密闭搅拌反应6h，反应结束后形成透明的均质溶液为低共熔催化剂[IrCl3]1[乙酰胺]2，记为样品1，无需提纯步骤。具体该实施例中催化剂的核磁碳氢谱图参见附图1
‑
2。
[0027]采取上述方法，氢键供体为：乙酰胺、甲基脲、1,3
‑
二甲基脲，改变所用氢键供受体的摩尔比，可制备得另外7种不同组成的低共熔溶剂催化剂：[IrCl3]3[乙酰胺]1、[IrCl3]1[乙酰胺]1、[IrCl3]1[乙酰胺]6、[IrCl3]2[甲基脲]1、[IrCl3]1[甲基脲]4、[IrCl3]1[1,3
‑
二甲基脲]1、[IrCl3]1[1,3
‑
二甲基脲]5(下标即为物质的量比)，分别记为样品2～8。具体该实施例中催化剂[IrCl3]2[甲基脲]1和[IrCl3]1[1,3
‑
二甲基脲]1的核磁碳氢谱图参见附图3
‑
6。
[0028]实施例2、氨硼烷热解脱氢，步骤如下
[0029]称取0.5g氨硼烷置于50mL二口耐压瓶中，一口用橡胶塞密封，另一口连接皮管用于收集氢气。称取5wt％氨硼烷质量的催化剂以及1wt％氨硼烷质量的叔丁醇钾，分散于20g四氢呋喃和二乙二醇二甲醚混合溶液中(质量比1:4)。用注射器注入反应瓶中，并开始计时，保持50℃加热搅拌，反应5min后记录下收集到的氢气体积。
[0030]本专利技术在常压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低共熔溶剂催化氨硼烷热解脱氢的方法，其特征在于，是以氨硼烷为原料，以叔丁醇钾或氢氧化钾为添加剂，在有机溶剂中通过低共熔溶剂的催化作用对氨硼烷进行热解脱氢反应；所述低共熔溶剂包括物质的量比为3:1～1:6的氢键受体和氢键供体；所述氢键受体为三氯化铱，氢键供体为乙酰胺、甲基脲、1,3
‑
二甲基脲中的一种。2.如权利要1所述的低共熔溶剂催化氨硼烷热解脱氢的方法，其特征在于，所述添加剂的用量为氨硼烷质量的0.5wt％～3wt％。3.如权利要1所述的低共熔溶剂催化氨硼烷热解脱氢的方法，其特征在于，所述有机溶剂为四氢呋喃和二乙二醇二甲醚其...

【专利技术属性】
技术研发人员：周磊，王元有，
申请(专利权)人：扬州工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：