[发明专利]一种金属氢化物的聚合物原位聚合包覆改性方法

说明书

技术领域

本发明属于金属氢化物技术领域，具体是涉及一种金属氢化 物的聚合物原位聚合包覆改性方法，包覆改性后的金属氢化物可 以用于储氢材料和火箭推进等技术领域。

背景技术

金属氢化物(Metalhydride，简称MH)因其具有5～15wt％ 的氢含量和近两倍于液氢的体积氢密度，被认为是最为可行的氢 能利用途径，非常适合用作储氢材料。尽管大部分关于金属氢化 物的研究报道都是将其作为储氢材料，实际上金属氢化物在其它 领域也具有广泛的用途，如火箭燃料的高能添加剂、氢气的净化、 有机合成中的还原剂、加成聚合的催化剂、金属氢化物热泵和压 缩机等。

由于独特的结构特点和较强的反应性，大多数金属氢化物对 水份、湿度和周围环境较为敏感，存在较大的储存安定性和与其 它材料的相容性问题，严重影响了性能优良的金属氢化物在多个 领域的应用。采用惰性材料对金属氢化物进行表面包覆改性，可 将金属氢化物与周围环境隔离开来，避免化学反应的发生，从而 保证金属氢化物在储存、运输和使用过程中始终保持较为稳定的 状态。

T.Borodina等人采用界面聚合物沉淀溶剂蒸发(interfacial polymerprecipitationinducedbysolventevaporation)的方法，用 聚苯乙烯为硼氢化钠(NaBH₄)制备了一个保护层，经测试，采 用聚合物包覆层保护的硼氢化钠，在100％湿度环境下，其稳定 性提高了2.5倍。

TabbethaDobbins等人采用层层静电分子自组装 (layer-by-layerelectrostaticself-assemble)的方法，在氢化铝钠 (NaAlH₄)的表面制备了聚苯乙烯磺酸盐(polystyrenesulfonate， 简称PSS)和聚丙烯酰胺盐酸盐(polyallylaminehydrochloride， 简称PAH)双层纳米级薄膜，用以隔绝空气和水。

ScottW.Jorgensen等在专利中描述了一种高反应活性材料 的包覆方法，他们采用单层或多层惰性聚合物为包裹材料，对包 括金属氢化物等对外界环境敏感的高反应活性材料进行包覆，以 适应不同环境下的应用。专利US20100063244、US8211331、 US5654084描述了一种高反应活性材料的包覆方法，他们采用单 层或多层惰性聚合物为包裹材料，对包括金属氢化物等对外界环 境敏感的高反应活性材料进行包覆，以适应不同环境下的应用。

除此之外，鲜见其他聚合物包覆金属氢化物的报道。上述方 法的主要问题是侧重于隔离保护，未考虑包覆层对金属氢化物性 能的影响，过厚和不恰当的包覆层有可能大幅降低金属氢化物的 能量特性。而且物理法的溶剂蒸发和由静电分子自组装形成的包 覆层，其稳定性也存在着远低于由常规化学键形成的聚合物包覆 层的问题。

发明内容

本发明目的在于克服上述现有技术中的包覆方法存在的不 足，提供了一种金属氢化物的聚合物原位聚合包覆改性方法，包 覆改性后的金属氢化物具有结构稳定、能量水平较高等优点，可 以用于储氢材料和火箭推进等技术领域。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

一种金属氢化物的聚合物原位聚合包覆改性方法，其特征在 于，所述的金属氢化物的聚合物原位聚合包覆改性方法具体包括 如下步骤：

步骤一、将聚合物反应单体、催化剂和催化调节剂加入到溶 剂中，充分搅拌溶解后得到混合溶液；

步骤二、将金属氢化物加入到步骤一中所得到的混合溶液 中，搅拌分散均匀；

步骤三、将步骤二中所得到的混合溶液加入到反溶剂中，搅 拌分散均匀，保持搅拌状态，在室温～50℃下反应0.5～1小时后停 止搅拌；

步骤四、经洗涤、过滤、干燥后，得到聚合物原位聚合包覆 改性的金属氢化物。

在一个优选的技术方案中，所述的金属氢化物为由金属元素 和氢元素组成的化合物中的一种或几种的混合物。

在一个优选的技术方案中，所述的金属氢化物为AlH₃、 LiAlH₄或NaBH₄或几种的混合物。

在一个优选的技术方案中，所述的聚合物反应单体为双环戊 二烯，或双环戊二烯与其它环烯烃的混合物。