[发明专利]一种胺基硼烷的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及氢能源载体的制备方法，特别涉及一种胺基硼烷的制备方法。

背景技术

由于石油等化石燃料的长期大量消耗，资源逐渐枯竭，而人类对能源的需求量越来越高，一个新的能源载体被强烈要求。氢能作为一种高效、清洁的能源被人们所关注，然而实现氢能的应用方面存在着几个挑战。首先是没有直接的氢资源，超过90％的产氢是通过从化石燃料如天然气得到，但是同时会伴随二氧化碳的排放，对环境造成了污染；然后就是现在还没有氢能运输的基础设施，并且建立一个新的氢能分配系统是非常昂贵的；最后，随着燃料电池技术的日趋完善，车载储氢技术成为氢能在汽车上面的应用的最大限制因素，因此，一种高效的储氢材料的研发是十分重要的。甲基氨硼烷具有很高的理论质量储氢密度（17.8%），甲基氨硼烷通过水解的方式脱氢可以脱去3equiv氢气，是脱氢最多的一种脱氢方式，除了水解脱氢还可以通过溶剂解脱氢，在有机溶剂中最多可以脱去2equiv氢气，水解和溶剂解的脱氢方程式如下所示：

目前研究较多的是氨硼烷（ammonia borane，NH₃BH₃）的水解及溶剂解脱氢，对于甲基氨硼烷的研究还比较少，甲基氨硼烷在催化剂合适的情况下也能完全水解产生3分子氢气。氨硼烷（Aldrich，纯度90%和97%，10g价格分别为1,695.33元和3,885.57元）以及二甲基氨硼烷（(CH₃)₂NHBH₃，Aldrich，纯度为97%，5g价格为200.07元）市场上都可以购买得到，而甲基氨硼烷则还不能从市场上买到，说明合成得到高产率高纯度的甲基氨硼烷的方法是非常重要的。甲基氨硼烷除了用作储氢材料，还同时可以作为还原剂，它的还原性较氨硼烷弱，介于氨硼烷和二甲基氨硼烷之间，可在控制纳米粒子粒径分布和组成方面起到一定的调控作用。

发明内容

本发明的目的在于针对背景技术中存在的问题提供一种简单的胺基硼烷合成的方法。

本发明的具体技术方案如下：

一种胺基硼烷的合成方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）分别按照摩尔比为铵盐/硼氢化钠=1：1—1：2的比例称取铵盐和硼氢化钠，将其混合，加入过量的四氢呋喃，在温度为10—40oC条件下反应2—24小时，得到反应混合溶液，将反应混合溶液过滤收集滤液，蒸发除去滤液中的有机溶剂，得到初产物。

2）将上步得到的初产物加入乙醚使其溶解，冰水浴条件下搅拌1—3小时，过滤收集滤液，蒸发滤液除去乙醚，得到白色结晶状固体，即得。作为本方案的优选项：

所述铵盐为甲胺盐酸盐、苯胺盐酸盐或二甲胺盐酸盐。

本发明的方法是采用铵盐、硼氢化钠为原料，以有机溶剂为反应介质，以乙醚作为提纯介质，通过普通的化学反应合成胺基硼烷，反应过程中产生大量氢气，要做好通风处理，经反应后的生成的氯化钠因为不溶于有机溶剂，通过过滤分离，然后蒸发出有机溶剂，获得胺基硼烷的初产物，为了提高产物的纯度，通过乙醚将初产物提纯，再次通过过滤分离，然后蒸馏出乙醚，这样可以得到纯度较高的胺基硼烷。通过检测，本发明合成的胺基硼烷的纯度可以达到90%，这种提纯方法正是本发明的亮点所在。

氨基硼烷化合物的价格都很高，我们用便宜的氨盐和硼氢化钠作为原料，在室温下反应得到的甲基氨硼烷和二甲基氨硼烷和苯基氨硼烷的产率和纯度都还比较高，纯度达到了很多市售氨基硼烷类化合物的纯度标准。

本发明的有益效果体现为：

现有技术中报关于氨硼烷及其衍生物的合成都是在惰性气体保护下面进行的，本发明提供了一种可以在空气中合成胺基硼烷的方法，为以后的工业生产和应用提供了极大地方便。本发明的反应方法简单，成本低廉，温度温和，在室温下就可以反应，得到的产物的纯度较高，产率也较高。

附图说明

图1中曲线1为合成的甲基氨硼烷的¹¹B NMR图谱，曲线2为甲基氨硼烷催化水解后的¹¹B NMR图谱；

图2所示合成的甲基氨硼烷的¹H NMR图谱，其中曲线1溶剂为重水，曲线2溶剂为氘代氯仿；

图3所示合成的甲基氨硼烷的¹³C NMR图谱。

具体实施方式

为了更好地理解本发明的内容，下面结合具体实施例对本发明的内容作进一步说明，但本发明的保护内容不局限于以下实施例。

实施例1