[发明专利]一种氢化铝的制备方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种氢化铝的制备方法，属于新能源领域。

背景技术

近年来，能源危机与环境危机日益加重，因此寻找能够缓解“双重危机”的绿色新型能源成为科学家们义不容辞的重任。三氢化铝(AlH₃)，由于其具有较高的储氢容量，质量储氢10.08%，体积储氢0.148gH₂/mL（液氢密度的2倍），和较低的释氢温度，经过物理或化学等改性处理后能在低于100℃时稳定释氢，及环境友好性，分解释放出的氢气作为“零排放”的氢能源，而成为一种极具潜力的新型储氢材料。

三氢化铝是仅由铝元素和氢元素结合形成的化合物。现已发现有7种不同晶型结构的AlH₃固体，分别为α－AlH₃-、α′－AlH₃-、β－AlH₃-、γ－AlH₃-、δ－AlH₃-、ε－AlH₃-、ζ－AlH₃。AlH₃的制备方案很多，传统的方法包括较过量的碱金属氢化物、碱金属或活泼碱土金属氢化物在无水乙醚溶液中或其他无水和无氧的有机溶液中还原AlCl₃或NaAlCl₄以及四氢呋喃溶液中LiAlH₄和100%H₂SO₄的反应、HCl在乙醚溶液中与LiAlH₄反应、LiAlH₄和Be(BH₄)₂在乙醚中的反应、MAlH₄和AlCl₃球磨反应等。传统合成方法将氢化铝锂及其他碱金属、碱土金属氢化物转化成卤代物，需要大量特殊处理的有机溶剂，合成成本较高，并会造成高成本原料的浪费，制备过程产生大量有机废液，对人体有较大的危害，反应产物分离提纯复杂，处理困难。所以，传统方法的限制性比较大，不利于工业化生产。因此提出一种低成本原料，有机液可以重复使用的氢化铝的制备方法具有重要的意义。

发明内容

本发明主要解决的技术问题：针对目前生产AlH₃原料成本高、制备过程中产生大量有机废液的问题，提供了一种氢化铝的制备方法，本发明以廉价氢化钙和AlCl₃为原料，以无水乙醇为溶液，采用除水后的N,N-二甲基乙酰胺控制合成N,N-二甲基乙酰胺合氢化铝，N,N-二甲基乙酰胺合氢化铝再与三乙胺进行胺转换得到三乙胺合氢化铝，在以聚二甲基硅烷为结晶助剂真空加热脱胺得到AlH₃，得到本发明的一种氢化铝，不仅成本低，并且反应中的有机试剂都可以回收再利用。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

1.依次向150mL单口烧瓶中加入40～50mL无水乙醇，2.50～3.00gAlCl₃和30～40mL经无水氯化钙除水后的N,N-二甲基乙酰胺，搅拌直至氯化铝完全溶解，再向另一250mL的三口烧瓶中依次加入1.00～2.00g氢化钙和40～50mL无水乙醇，搅拌直至完全溶解，将单口烧瓶中溶有AlCl₃的溶液在室温下边搅拌边以10～15mL/min滴加到三口烧瓶氢化钙溶液中，滴加完毕后，继续搅拌反应2～3h，过滤得到滤液，然后将滤液进行减压蒸馏，将蒸馏出来的无水乙醇、N,N-二甲基乙酰胺回收循环使用，减压蒸馏得到的白色固体粉末为N,N-二甲基乙酰胺合氢化铝；

2.依次向100mL三口烧瓶中加入1.00～1.20gN,N-二甲基乙酰胺合氢化铝、20～30mL三乙胺、20～30mL无水乙醇，搅拌20～30min，然后用油浴控制温度为60～80℃，继续搅拌反应8～10h，自然冷却至室温，再减压蒸馏，得到无色透明液体，即三乙胺合氢化铝，蒸馏出来的无水乙醇和N,N-二甲基乙酰胺回收循环使用；

3.向上述装有三乙胺合氢化铝的烧瓶中依次加入0.001～0.003gLiAlH₄、0.1～0.2g聚二甲基硅烷，搅拌10～15min，然后在真空、温度为60～80℃条件下，反应4～6h，冷却至室温，过滤，得到滤渣，将滤液即三乙胺回收循环利用，用无水乙醇洗涤滤渣3～5次，然后将滤渣放入50～60℃烘箱中干燥10～20min，然后自然冷却至室温，得到灰色的固体粉末，即氢化铝。