[发明专利]一种合成M(BH4)n和/或M2/nB12H12的方法

说明书

本发明属于无机材料合成工艺领域，公开了一种合成M(BH₄)_n和/或M_2/nB₁₂H₁₂的方法，具体是：M(NH₂)_n和B₁₀H₁₄反应得到，M选自Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Al，n为1、2或3。本发明开创了通过金属氨基化物与B₁₀H₁₄反应制备硼氢化物的先例，为合成金属硼氢化物材料提供了新的途径，证明等离子体策略是合成金属十二硼烷化合物的有效手段。本发明的反应条件简单、安全性高，不需要经过脱水处理就能得到产物，不需要使用溶剂，保护环境。

技术领域

本发明属于无机材料合成工艺领域，具体涉及一种合成M(BH₄)_n和/或M_2/nB₁₂H₁₂的方法。

背景技术

金属硼氢化物M(BH₄)_n是一种重要的无机化合物，在化学反应、储氢材料和固态离子电池等领域应用广泛，因此吸引了巨大的研究兴趣。在众多的M(BH₄)_n化合物中，硼氢化钠NaBH₄，是应用最广和最重要的，每年有成千上万吨的硼氢化钠被生产和消费，远远超过任何其他硼氢化物的水平。因其储氢密度高(10.7wt％，114.5kg/m³)，硼氢化钠也被认为是一种很有前途的储氢材料。在硼氢化钠吸放氢循环中，形成具有稳定B₁₂骨架的Na₂B₁₂H₁₂反应中间体，影响了其吸放氢性能。于是，Na₂B₁₂H₁₂开始吸引越来越多的关注并且人们发现它有望成为钠离子导体材料。由于Na₂B₁₂H₁₂在其有序-无序相变温度以上展示出优异的Na⁺导电性能，许多基于Na₂B₁₂H₁₂的超离子导电材料被相继的开发出来。此外，Na₂B₁₂H₁₂作为一种无毒的药物在硼中子俘获治疗方面也有重要的应用。可见，无论NaBH₄还是Na₂B₁₂H₁₂都是非常有影响力的无机材料，它们在众多领域内具有广泛的应用。

硼氢化钠的工业生产通常是通过在250～280℃沸腾的油中加热NaH和硼酸三甲酯B(OCH₃)₃获得，反应式为：B(OCH₃)₃+4NaH→NaBH₄+3NaOCH₃。在这一反应中，除了高活性和爆发力的NaH，水和甲醇也被引入，经过多级分离和纯化最终得到NaBH₄产品。硼氢化钠还可以通过金属钠和硼硅玻璃之间的反应制备，反应式为： Na₂B₄O₇·7SiO₂+16Na+8H₂→4NaBH₄+7Na₂SiO₃。在这种反应中，严格的条件如高反应活性的金属钠、液氨、0.3兆帕的H₂压力和高于400℃的温度，加剧了实际操作中的风险和复杂性。