[发明专利]以氢化铝锂和硼氢化锂混合催化制备α-三氢化铝的方法

说明书

本发明公开了一种以氢化铝锂和硼氢化锂混合催化制备α‑三氢化铝的方法，包括以下步骤：(1)混合催化剂溶液的配制；(2)α‑三氢化铝的合成；(3)产品精制与干燥。本发明提供的一种以氢化铝锂和硼氢化锂混合催化制备α‑三氢化铝的方法，可以在常压和较低反应温度下进行，步骤简单，易于操作，装置简单，可以应用于工业化生产。本发明方法经济高效，生产成本低，所得α‑三氢化铝晶型单一，产品纯度高可达99.8％，稳定性高，易于储存，其化学稳定性能有利于在含能材料、推进剂及燃料电池等方面的应用。

技术领域

本发明涉及一种以氢化铝锂和硼氢化锂混合催化制备α-三氢化铝的方法，具体属于金属氢化物制备技术领域。

背景技术

目前，世界各国都在致力于高能量密度材料的合成工作，但这部分工作是相当复杂和艰辛的，1899年德国首先合成出黑索金(RDX)，奥克托今(HMX)直到1941年才被发现并分离出来，HMX作为装备部队的能量最高的炸药沿用至今。从当前现实考虑，要合成出性能优于HMX的化合物并达到市场化,近期内很难取得突破性进展。因此今后相当时期内，HMX仍然是装备部队的能量最高的炸药，还有相当一部分地面压制武器弹药还要用RDX与TNT的混合炸药取缔了TNT装药。近年来，各国在合成新的高能量密度材料方面也取得了可喜的成果，如1989年美国合成出的六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)，ρ＝2.04 g/cm3，υD＝9580 m/s，其综合性能较好、能量高于HMX。但是新型高能量密度材料的开发需要一个很长的周期，并且成本很高，可以说对于单质炸药的开发已经到了一个瓶颈期，必须采用其它的途径来提高炸药的能量。

上述化合物的开发需要一个很长的周期，且成本高、制备过程复杂，热稳定性有待提高。添加高能燃烧剂是提高炸药能量的简单、有效、直接的方式之一。目前研究的高能燃烧剂主要集中在Mg、Al、B以及少数合金。上述金属燃烧剂添加于炸药中，在一定程度上提高了炸药的爆热，炸药爆速也有明显下降。采用能量较高的储氢材料来提高炸药的能量，具有重要的研究意义和实用价值。

AlH₃的高含氢量、高燃烧热、无毒等特性，它可以应用在高能燃料领域。在高能燃料领域，为了提高燃料的能量性能，可以使用AlH₃来代替目前广泛使用的铝燃料。经热化学计算表明用AlH₃来取代铝可以产生更低的火焰温度和更高的产气量，可以提供比铝燃料更高的比冲。其中，AlH₃由两种强还原性原子结合组成，在其燃烧过程中产生H₂，H₂可以促进氧化剂快速燃烧生成Al₂O₃和H₂O并放出大量热能。因此，AlH₃由于燃烧热高、成气性好、无毒等优点可有希望成为一种新型的炸药高能添加剂。但是AlH₃在实用化方面也存在很多问题：AlH₃的制备较为复杂并且成本较高；在低温下放氢性能仍存在不稳定性；由于AlH₃是两种具有强还原性的原子结合组成的物质，即使是最稳定的α-AlH₃，仍有缓慢放气、分解等现象，不能满足实际应用的要求。所以，对于AlH₃的结构、稳定性、合成的开发、以及热释放能力的研究势在必行。

目前，我国对AlH₃的研究大都出现在对其性质和AlH₃加合物的研究阶段，而真正经济的合成方案尚未提出。针对该问题，杨玉林等人提出使用二异丁基氢化铝和LiBH₄作催化剂剂控制制备α-AlH₃，可以得到产率较高的α-AlH₃，但该法使用的二异丁基氧化铝价格偏高，加大了生产成本，同时该法合成后处理操作工艺繁琐，需要乙醚洗涤、稀盐酸洗涤、去离子水洗涤、真空干燥等操作，很难进行大批量的产业化生产。因此，研究一种操作简单，生产成本低的α-三氢化铝制备方法，显得尤为必要。

发明内容