[发明专利]一种硼氢化钠的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化合物制备技术领域，具体涉及一种制备硼氢化钠的方法，更具体地说，本发明涉及一种通过金属氢化物与含硼化合物进行固相反应制备硼氢化钠的方法。

背景技术

硼氢化钠具有强还原性，在有机和无机化学方面有着广泛应用。它能够选择性还原醛、酮、酰氯上的特定官能团，在水溶液中，硼氢化钠能还原Fe³⁺、Co²⁺、Ni²⁺、HSO^-3、IO^-3等离子。在工业生产上，硼氢化钠广泛用于制药、精细有机合成、木浆漂白、工业废水处理，亦可作为制备含硼化合物的原料。由于具有高含氢量，近年来硼氢化钠作为储氢材料的研究也受到极大重视。

目前工业生产硼氢化钠的方法主要有两种：Schlesinger法和Bayer法。前者以硼酸三甲酯为原料，在矿物油溶液中反应，原料价格较高，工序复杂。后者以硼砂为原料，硼砂在反应过程中绝大部分转变为偏硼酸钠，因而硼砂的有效利用率仅有10％左右。

有专利报道用偏硼酸钠为原料合成硼氢化钠，其反应是基于金属钠与氢气和偏硼酸钠的气固异相反应。

国内外公开发表的研究论文中以金属氢化物与偏硼酸钠为原料，反应均需要在2MPa以上的高压氢气下进行，反应的发生是基于气固异相反应原理，因而反应过程对设备要求较高，提高了生产成本。

发明内容

本发明目的在于提供一种工艺简单、成本低的制备硼氢化钠的方法。

本发明提供的硼氢化钠的制备方法，具体步骤如下：

(1)原料混合：将金属氢化物、含硼化合物粉碎至50-50000目，混合均匀。

(2)压块：用0.01-1000吨压力将步骤(1)中混合均匀的反应物压成密实的块状物料。

(3)固相烧结：将步骤(2)中的压块升温，在70-1000℃温度下，煅烧5分钟-24小时。反应气氛为氮气、氢气、氩气、氮氢混合气或氩-氢混合气，反应气氛压力为0.001-2MPa。

在本发明的硼氢化钠制备方法中，步骤(1)涉及原料的预处理。该步骤所用的原料中，金属氢化物具体为氢化钠、氢化钾、氢化镁、氢化钙、氢化锂、氢化铝、氢化钛以及贮氢合金等中的一种，或多种的混合物。优选氢化钠或氢化钙，更优选氢化钠。如果含有矿物油，可以除油净化。含硼化合物可以是偏硼酸钠、硼砂、Na₂B₃O₅、NaB₃O₅、Na₂B₄O₅、氧化硼、硼镁矿、卤化硼或磷酸硼等，优选硼砂或偏硼酸钠，更优选偏硼酸钠。物料在处理前应除水，然后粉碎，粉碎粒度在50-50000目之间，优选300-5000目。步骤(1)中可以加入添加剂也可以不用添加剂，添加剂可以选用SiO₂、TiO₂、Na₂O或CaO等，优选SiO₂，其颗粒大小优选100-200目。可以使用催化剂，催化剂优选钛、铁、镍、钴、铝或稀土元素的单质或化合物，也可以不选用催化剂，更优选不使用催化剂。反应物配比按照化学反应方程式确定的物料比例，或其中某一组分过量均可，优选按照化学反应方程式确定的物料比例。

在本发明的硼氢化钠制备方法中，步骤(2)涉及反应物受压成块状物。具体而言，是将反应物混合好以后进行压块，物料承受压力在0.01-1000吨之间，优选1-300吨。压块过程中可以选择用氮气或氩气或氢气进行气体保护，也可以不进行气体保护，优选氮气保护。压块过程中可以对物料抽真空，也可以不抽真空，优选抽真空操作，以改善压块效果。轧制过程中，可以采用一次成型，也可以采用轧制后磨碎然后再轧制的多次成型方法，也可以采用轧制然后破碎成1-200目的小块等，优选一次成型。

在本发明的硼氢化钠制备方法中，步骤(3)涉及对步骤(2)中的物料烧结。反应温度为70-1000℃，优选300-600℃，更优选350-550℃。反应气氛采用氮气、氩气、氩-氢混合气或氢气，优选氮气和氢气，更优选氢气；反应气氛压力为0.001-2MPa，优选0.1-0.5MPa。也可以真空中反应。煅烧时间为5分钟-24小时，优选1-12h。升温速度选择1℃/min-60℃/min，优选10-30℃/min。