CN103382020A - 金属氢化物安定性处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金属氢化物安定性处理方法，属于材料技术领域。本发明的处理方法具体步骤如下：（1）将胶黏剂溶于无水溶剂中，制备液体胶；（2）将上述液体胶滴加到金属氢化物中，搅拌，形成包覆液体胶的金属氢化物；（3）将包覆液体的金属氢化物过滤、干燥即可得到安定性处理的金属氢化物。本发明通过在金属氢化物表面形成一层致密的、均匀的有机膜，可有效的隔绝空气和水，使常温下金属氢化物的储存时间得到明显提高，解决金属氢化物在自然条件下储存、使用的安定性问题。

Description

金属氢化物安定性处理方法

技术领域

本发明涉及一种金属氢化物安定性处理方法，属于材料技术领域。

背景技术

氢是21世纪最理想的清洁能源载体，具有重量储能密度高、来源广泛、可循环利用和无污染等显著优点。氢能的应用涉及制备、储运、使用三个技术环节，目前，固体储氢因在储氢密度、操作安全性和成本方面的优势，成为最具有发展前景的储氢方式。金属氢化物是固体储氢中发展最早、研究最多的物质。

传统的储存方式是将金属氢化物通过介质和装置有效的隔绝氧气和水，如CeH₂保存在煤油中，然后用密闭的装置隔绝空气和水。但是这种储存方式造成使用CeH₂不方便。同时金属氢化物的长期储存对环境要求比较高，通过特殊的储存装置，可以有效的解决储存问题（孟祥海，张金龙，王伟等.金属氢化物储存装置，CN200920071412.9，张金龙，孟祥海，金航军，等.一种金属氢化物储存罐，CN200820054551.6）。但是，特殊的储存装置对技术的要求高，在一定程度上增加了成本。

发明内容

本发明目的是为了解决传统储存方式存在使用不方便、储存装置成本高等缺点，而提供一种金属氢化物在自然条件下储存、使用的安定性处理方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的一种金属氢化物安定性处理方法，具体处理方法如下：

1）将胶黏剂加入到无水溶剂中，在30～50℃条件下搅拌，使其完全溶解，使胶黏剂在无水溶剂中形成质量分数为1.5～10%液体胶；

2）在惰性气体保护下，按照每100mL无水溶剂对应10～25g金属氢化物颗粒的比例关系，将金属氢化物加入无水溶剂中；然后升温至20～50℃，在搅拌情况下向金属氢化物溶液中滴加第1）步得到的液体胶，滴加完毕后继续搅拌10～30min，然后冷却至室温，形成包覆液体胶的金属氢化物；其中液体胶滴加量为胶黏剂的质量占金属氢化物质量的1～6%，滴加速度为每分钟20～80滴，搅拌速度为200～400r/min；

3）将第2）步得到的包覆液体胶的金属氢化物进行过滤；将过滤后的固体物料在温度为30～50℃、真空度≤0.06的条件下干燥8～15h，即可得到安定处理后的金属氢化物。

上述的胶黏剂为甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、氟橡胶、硅橡胶。

上述的无水溶剂为四氢呋喃、正庚烷、甲苯、航空煤油、乙酸乙酯、乙酸丁酯。

有益效果

本发明通过在金属氢化物表面形成一层致密的、均匀的有机膜，可以有效的隔绝空气和水，使常温下金属氢化物的储存时间得到明显提高，解决金属氢化物在自然条件下储存、使用的安定性问题。

附图说明：

图1为实施例1得到的安定处理后的BH₃NH₃扫描电镜（SEM）图；

图2为实施例5得到的安定处理后的B₂N₂H₁₀的SEM图；

图3为实施例10得到的安定处理后AlH₃的SEM图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的内容作进一步说明。

实施例1：

(1)将500mL的四氢呋喃放在三口烧瓶中，装上冷凝管、温度计，通入氮气；取金属钠，用小刀切去被氧化的表面，然后切成薄片，加入到四氢呋喃中，加热到60℃；回流6h后，加入二苯甲酮试剂，溶液变成蓝色，而且蓝色随时间越来越深，说明除水干净；最后蒸馏四氢呋喃；

(2)取2g粒状甲基丙烯酸甲酯，加入到装有100mL无水四氢呋喃的烧瓶中，用水浴升温至50℃，直至甲基丙烯酸甲酯完全透明，形成液体胶，备用；

(3)取6g BH₃NH₃晶体，加入60mL正庚烷无水溶剂于100mL三口烧瓶中，在搅拌情况下，升温至46℃，滴加第(2)步制备的液体胶7mL，滴加完毕后继续搅拌30min，冷却至常温；其中滴加速度为每分钟40滴，搅拌速度为200r/min，得到包覆液体胶的BH₃NH₃；

(4)将第（3）步得到包覆的BH₃NH₃在布氏漏斗上过滤，将过滤后的固体物料在温度为40℃、真空度为0.02的烘箱中干燥10h，即得到安定性处理的BH₃NH₃。

图1为甲基丙烯酸甲酯安定处理后的BH₃NH₃的SEM图。从图中可看出：在BH₃NH₃表面形成一层致密的有机膜。将包覆BH₃NH₃的进行热重测试，分解温度为180℃；在相对湿度为80%，温度为25℃环境下可以保存96h（未经处理保存时间为6h），有效的改善了BH₃NH₃的安定性。

实施例2：

(1)将5g聚苯乙烯加入到100mL无水乙酸丁酯中，搅拌，加热至45℃，直至聚苯乙烯完全透明，形成液体胶，备用；

(2)将20g BH₃NH₃加入200mL三口烧瓶中并加140mL无水甲苯中，搅拌升温至50℃，然后向反应瓶内滴加16mL第(1)步制备的液体胶，滴加速度为每分钟45滴，搅拌速度为300r/min，滴加完毕后继续搅拌20min，冷却至常温，得到包覆的BH₃NH₃；

(3)将包覆的BH₃NH₃倒入漏斗中过滤，将过滤得到的固体物料放在温度为30℃、真空度0.02的烘箱中干燥12h，即可得到安定性处理的BH₃NH₃。该安定处理的BH₃NH₃的初始分解温度为187℃，提高了BH₃NH₃分解温度。

实施例3：

(1)将5g氟橡胶加入到100mL无水乙酸乙酯中，搅拌，加热至45℃，直至氟橡胶完全透明，形成液体胶，备用；

(2)将20g BH₃NH₃加入250mL三口烧瓶中并加180mL无水甲苯中，装上搅拌和温度计，搅拌升温至50℃时，向反应瓶内滴加第（1）步制备的液体胶22mL；滴加速度为每分钟48滴，搅拌速度为320r/min，滴加完毕后继续搅拌25min，冷却至常温；

(3)将包覆的BH₃NH₃倒入漏斗中过滤；将过滤的固体物料放在温度为32℃、真空度0.023的烘箱中干燥10h，即可得到安定处理的BH₃NH₃。该安定处理的BH₃NH₃的初始分解温度为193℃。

实施例4：

（1）将20g硅橡胶加入到500mL无水甲苯中，搅拌，加热至50℃，直至硅橡胶完全透明，形成液体胶，备用；

（2）在500mL的三口烧瓶中加180mL无水航空煤油，将30g的BN₂H₇加入到三口烧瓶中，搅拌升温至50℃，向三口烧瓶内滴加第（1）步制备的液体胶，滴加量为15mL，滴加速度为每分钟36滴，搅拌速度为360r/min，滴加完毕后继续搅拌25min，冷却至常温；

（3）将包覆的BN₂H₇倒入布氏漏斗中抽滤，得到的固体物料放在温度为35℃、真空度0.02的烘箱中干燥15h，即可得到安定处理的BN₂H₇。安定处理后的BN₂H₇在相对湿度为80%，温度为25℃环境下可以保存80h（未经处理保存时间为5.5h），有效的改善了BN₂H₇的安定性，可以安全用于炸药和推进剂。

实施例5：

（1）将12g硅橡胶加入到300mL无水甲苯中，搅拌，加热至50℃，直至硅橡胶完全透明，形成液体胶，备用；

（2）在500mL的三口烧瓶中加200mL无水航空煤油，将20g B₂N₂H₁₀加入到三口烧瓶中，搅拌升温至50℃，向三口烧瓶内滴加第（1）步制备的液体胶，滴加量为20mL，滴加速度为每分钟50滴，搅拌速度为320r/min，滴加完毕后继续搅拌30min，冷却至常温；

（3）将包覆的B₂N₂H₁₀倒入布氏漏斗中抽滤，固体物料放在温度为32℃、真空度0.02的烘箱中干燥16h，即可得到安定处理的B₂N₂H₁₀。安定处理后B₂N₂H₁₀在相对湿度为80%，温度为25℃环境下可以保存72h（未经处理保存时间为5h），有效的改善了BN₂H₇的安定性，可以安全用于炸药和推进剂。

实施例6

（1）将20g聚苯乙烯加入到1000mL无水乙酸丁酯中，搅拌，加热至45℃，直至胶黏剂聚苯乙烯完全透明，形成液体胶，备用；

（2）在500mL的三口烧瓶中加200mL无水航空煤油，将30g CeH₃加入到三口烧瓶中，搅拌升温至55℃，向三口烧瓶内滴加第（1）步制备的液体胶，滴加完毕后继续搅拌30min，冷却至常温；其中滴加量为30mL，滴加速度为每分钟60滴，搅拌速度为400r/min；

（3）将包覆的CeH₃倒入布氏漏斗中抽滤，固体物料放在温度为30℃、真空度0.02的烘箱中干燥12h，即可得到安定处理的CeH₃。该安定处理的CeH₃自然条件下能与炸药和推进剂按任何比例进行混合，可作为炸药和推进剂的高能材料。

实施例7：

（1）将20g硅橡胶加入到500mL无水甲苯中，搅拌，加热至50℃，直至硅橡胶完全透明，形成液体胶，备用；

（2）在500mL的三口烧瓶中加180mL无水航空煤油，将30g CeH₃加入到三口烧瓶中，搅拌升温至50℃，向三口烧瓶内滴加第（1）步制备的液体胶，滴加完毕后继续搅拌25min，冷却至常温，其中滴加量为15mL，滴加速度为每分钟55滴，搅拌速度为360r/min；

（3）将包覆的CeH₃倒入布氏漏斗中抽滤，固体物料放在温度为35℃、真空度0.03的烘箱中干燥15h，可得到安定处理的CeH₃。安定处理后CeH₃在相对湿度为80%，温度为25℃环境下可以保存75h（未经处理保存时间为5h），有效的改善了CeH₃的安定性，该安定处理的CeH₃可以安全用于炸药和推进剂。

实施例8：

（1）将20g硅橡胶加入到500mL无水甲苯中，搅拌，加热至50℃，直至硅橡胶完全透明，形成液体胶，备用；

（2）在500mL的三口烧瓶中加180mL无水航空煤油，将30g LaH₃加入到三口烧瓶中，搅拌升温至50℃，向三口烧瓶内滴加第（1）步制备的液体胶，滴加量为15mL，滴加速度为每分钟55滴，搅拌速度为360r/min，滴加完毕后继续搅拌25min，冷却至常温；

（3）将包覆的LaH₃倒入布氏漏斗中抽滤，固体物料放在温度为35℃，真空度0.03的烘箱中干燥15h，即可得到安定处理的LaH₃。安定处理后LaH₃在相对湿度为80%，温度为25℃环境下可以保存70h（未经处理保存时间为5h），有效的改善了LaH₃的安定性，该安定处理的LaH₃可以安全用于炸药和推进剂。

实施例9：

（1）将20g聚苯乙烯加入到500mL无水乙酸丁酯中，搅拌，加热至50℃，直至聚苯乙烯完全透明，形成液体胶，备用；

（2）在500mL的三口烧瓶中加180mL无水航空煤油，将30g AlH₃加入到三口烧瓶中，搅拌升温至50℃，向三口烧瓶内滴加第（1）步制备的液体胶，滴加量为15mL，滴加速度为每分钟55滴，搅拌速度为360r/min，滴加完毕后继续搅拌25min，冷却至常温；

（3）将包覆的AlH₃倒入布氏漏斗中抽滤，固体物料放在温度为35℃，真空度0.03的烘箱中干燥15h，即可得到安定处理的AlH₃。安定处理后AlH₃在相对湿度为80%，温度为25℃环境下可以保存82h（未经处理保存时间为3h），有效的改善了AlH₃的安定性，该安定处理的AlH₃可以安全用于炸药和推进剂。

实施例10：

（1）将20g氟橡胶加入到500mL无水四氢呋喃中，搅拌，加热至50℃，直至氟橡胶完全透明，形成液体胶，备用；

（2）在500mL的三口烧瓶中加180mL无水航空煤油，将30g AlH₃加入到三口烧瓶中，搅拌升温至50℃，向三口烧瓶内滴加第（1）步制备的液体胶，滴加量为15mL，滴加速度为每分钟55滴，搅拌速度为360r/min，滴加完毕后继续搅拌25min，冷却至常温；

（3）将包覆的AlH₃倒入布氏漏斗中抽滤，固体物料放在温度为35℃，真空度0.03的烘箱中干燥15h，即可得到安定处理的AlH₃。该安定处理的AlH₃可以安全用于炸药和推进剂。

实施例11：

（1）将20g甲基丙烯酸甲酯加入到500mL无水乙酸丁酯中，搅拌，加热至50℃，直至甲基丙烯酸甲酯完全透明，形成液体胶，备用；

（2）在500mL的三口烧瓶中加180mL无水航空煤油，将30g AlH₃加入到三口烧瓶中，搅拌升温至50℃，向三口烧瓶内滴加第（1）步制备的液体胶，滴加量为15mL，滴加速度为每分钟55滴，搅拌速度为360r/min，滴加完毕后继续搅拌25min，冷却至常温；

（3）将包覆的AlH₃倒入布氏漏斗中抽滤，固体物料放在温度为35℃、真空度0.03的烘箱中干燥15h，即可得到安定处理的AlH₃。该安定处理AlH₃可以安全用于炸药和推进剂。

实施例12：

（1）将20g硅橡胶加入到500mL无水甲苯中，搅拌，加热至50℃，直至硅橡胶完全透明，形成液体胶，备用；

（2）在500mL的三口烧瓶中加180mL无水航空煤油，将30g B₂N₄H₁₄加入到三口烧瓶中，搅拌，升温至50℃，向三口烧瓶内滴加第（1）步制备的液体胶，滴加量为15mL，滴加速度为每分钟60滴，搅拌速度为360r/min，滴加完毕后继续搅拌25min，冷却至常温；

（3）将包覆的B₂N₄H₁₄倒入布氏漏斗中抽滤，固体物料放在温度为35℃、真空度0.03的烘箱中干燥15h，即可得到安定处理的B₂N₄H₁₄。安定处理后B₂N₄H₁₄在相对湿度为80%，温度为25℃环境下可以保存65h（未经处理保存时间为4.5h），有效的改善了B₂N₄H₁₄的安定性，该安定处理的B₂N₄H₁₄可以安全用于炸药和推进剂。

实施例13：

（1）将20g聚苯乙烯加入到500mL无水乙酸丁酯中，搅拌，加热至50℃，直至聚苯乙烯完全透明，形成液体胶，备用；

（2）在500mL的三口烧瓶中加180mL无水航空煤油，将30g B₂N₄H₁₄加入到三口烧瓶中，搅升温至50℃，向三口烧瓶内滴加第（1）步制备的液体胶，滴加量为15mL，滴加速度为每分钟80滴，搅拌速度为400r/min，滴加完毕后继续搅拌25min，冷却至常温；

（3）将包覆的B₂N₄H₁₄倒入布氏漏斗中抽滤，固体物料放在温度为33℃、真空度0.03的烘箱中干燥11h，即可得到安定处理的B₂N₄H₁₄。该安定处理的B₂N₄H₁₄可以在自然条件存放，可以用于燃料电池、安全用于炸药和推进剂。

实施例14：

（1）将20g氟橡胶加入到500mL无水四氢呋喃中，搅拌，加热至50℃，直至氟橡胶完全透明，形成液体胶，得到氟橡胶胶黏剂，备用；

（2）在500mL的三口烧瓶中加180mL无水航空煤油，将30g B₂N₄H₁₄加入到三口烧瓶中，搅拌升温至50℃，向三口烧瓶内滴加第（1）步制备的液体胶，滴加量为15mL，滴加速度为每分钟72滴，搅拌速度为380r/min，滴加完毕后继续搅拌20min，冷却至常温；

（3）将包覆的B₂N₄H₁₄倒入布氏漏斗中抽滤，固体物料放在温度为30℃、真空度0.03的烘箱中干燥9h，即可得到安定处理的B₂N₄H₁₄。该安定处理的B₂N₄H₁₄可以安全用于炸药和推进剂。

实施例15：

（1）将20g聚苯乙烯加入到500mL无水正庚烷中，搅拌，加热至45℃，直至聚苯乙烯完全透明，形成液体胶，备用；

（2）在500mL的三口烧瓶中加200mL无水航空煤油，将20g LaH₃加入到三口烧瓶中，搅拌升温至55℃，向三口烧瓶内滴加第（1）步制备的液体胶，滴加量为10mL，滴加速度为每分钟35滴，搅拌速度为280r/min，滴加完毕后继续搅拌30min，冷却至常温；

（3）将包覆的LaH₃倒入布氏漏斗中抽滤；将过滤的固体物料放在温度为30℃、真空度0.04的烘箱中干燥9h，即可得到安定处理的LaH₃。该安定处理的LaH₃自然条件下能与炸药和推进剂按任何比例进行混合，可作为炸药和推进剂的高能材料。

实施例16：

（1）将20g氟橡胶加入到500mL无水甲苯中，搅拌，加热至50℃，直至氟橡胶完全透明，形成液体胶，备用；

（2）在500mL的三口烧瓶中加150mL无水正庚烷，将20g LaH₃加入到三口烧瓶中，搅拌升温至50℃，向三口烧瓶内滴加第（1）步制备的液体胶，滴加量为15mL，滴加速度为每分钟55滴，搅拌速度为320r/min，滴加完毕后继续搅拌25min，冷却至常温；

（3）将包覆的LaH₃倒入布氏漏斗中抽滤，固体物料放在温度为35℃、真空度0.02的烘箱中干燥15h，即可得到安定处理的LaH₃。这种安定处理的LaH₃可以安全用于炸药和推进剂。

实施例17：

（1）将20g氟橡胶加入到500mL无水四氢呋喃中，搅拌，加热至50℃，直至氟橡胶完全透明，形成液体胶，备用；

（2）在500mL的三口烧瓶中加180mL无水正庚烷，将30g BN₂H₇加入到三口烧瓶中，搅拌升温至50℃，向三口烧瓶内滴加第（1）步制备的液体胶，滴加量为15mL，滴加速度为每分钟72滴，搅拌速度为380r/min，滴加完毕后继续搅拌20min，冷却至常温；

（3）将包覆的BN₂H₇倒入布氏漏斗中抽滤，将过滤的固体物料放在温度为30℃、真空度0.03的烘箱中干燥9h，即可得到安定处理的BN₂H₇。该安定处理的BN₂H₇可以安全用于炸药和推进剂。

实施例18：

（1）将20g甲基丙烯酸甲酯加入到500mL无水正庚烷中，搅拌，加热至50℃，直至甲基丙烯酸甲酯完全透明，形成液体胶，备用；

（2）在500mL的三口烧瓶中加180mL无水甲苯，将30g B₂N₂H₁₀加入到三口烧瓶中，搅拌升温至50℃，向三口烧瓶内滴加第（1）步制备的液体胶，滴加量为15mL，滴加速度为每分钟45滴，搅拌速度为280r/min，滴加完毕后继续搅拌25min，冷却至常温；

（3）将包覆的B₂N₂H₁₀倒入布氏漏斗中抽滤，将过滤的固体物料放在温度为30℃、真空度0.03的烘箱中干燥10h，即可得到安定处理的B₂N₂H₁₀。该安定处理的B₂N₂H₁₀可以安全用于炸药和推进剂。

实施例19：

（1）将20g氟橡胶加入到500mL无水甲苯中，搅拌，加热至50℃，直至氟橡胶完全透明，形成液体胶，备用；

（2）在500mL的三口烧瓶中加180mL无水航空煤油，将30g CeH₃加入到三口烧瓶中，搅拌，升温至50℃，向三口烧瓶内滴加第（1）步制备的液体胶，滴加量为15mL，滴加速度为每分钟45滴，搅拌速度为280r/min，滴加完毕后继续搅拌25min，冷却至常温；

（3）将包覆的CeH₃倒入布氏漏斗中抽滤，将过滤的固体物料放在温度为30℃、真空度0.03的烘箱中干燥10h，即可得到安定处理的CeH₃。该安定处理的CeH₃可以安全用于炸药和推进剂。

实施例20：

（1）将20g聚苯乙烯加入到500mL无水正庚烷中，搅拌，加热至50℃，直至聚苯乙烯完全透明，形成液体胶，备用；

（2）在500mL的三口烧瓶中加180mL无水四氢呋喃，将30g B₂N₂H₁₀加入到三口烧瓶中，搅拌，升温至50℃，向三口烧瓶内滴加第（1）步制备的液体胶，滴加量为20mL，滴加速度为每分钟45滴，搅拌速度为280r/min，滴加完毕后继续搅拌25min，冷却至常温；

（3）将包覆的B₂N₂H₁₀倒入布氏漏斗中抽滤，将过滤的固体物料放在温度为50℃，真空度0.03的烘箱中干燥12h，即可得到安定处理的B₂N₂H₁₀。该安定处理的B₂N₂H₁₀可以安全用于炸药和推进剂。

实施例21：

（1）将25g氟橡胶加入到500mL无水四氢呋喃中，搅拌，加热至50℃，直至氟橡胶完全透明，形成液体胶，备用；

（2）在500mL的三口烧瓶中加180mL无水航空煤油，将30g B₂N₂H₁₀加入到三口烧瓶中，搅拌，升温至50℃，向三口烧瓶内滴加第（1）步制备的液体胶，滴加量为20mL，滴加速度为每分钟75滴，搅拌速度为400r/min，滴加完毕后继续搅拌30min，冷却至常温；

（3）将包覆的B₂N₂H₁₀倒入布氏漏斗中抽滤，将过滤的固体物料放在温度为50℃，真空度0.03的烘箱中干燥8h，即可得到安定处理的B₂N₂H₁₀。该安定处理的B₂N₂H₁₀可以安全用于炸药和推进剂。

Claims (1)

1.一种金属氢化物安定性处理方法，其特征是：具体处理方法如下：

1）将胶黏剂加入到无水溶剂中，在30～50℃条件下搅拌，使其完全溶解，使胶黏剂在无水溶剂中形成质量分数为1.5～10%液体胶；

2）在惰性气体保护下，按照每100mL无水溶剂对应10～25g金属氢化物颗粒的比例关系，将金属氢化物加入无水溶剂中；然后升温至20～50℃，在搅拌情况下向金属氢化物溶液中滴加第1）步得到的液体胶，滴加完毕后继续搅拌10～30min，然后冷却至室温，形成包覆液体胶的金属氢化物；其中液体胶滴加量为胶黏剂的质量占金属氢化物质量的1～6%，滴加速度为每分钟20～80滴，搅拌速度为200～400r/min；

3）将第2）步得到的包覆液体胶的金属氢化物进行过滤；将过滤后的固体物料在温度为30～50℃、真空度≤0.06的条件下干燥8～15h，即可得到安定处理后的金属氢化物；

上述的胶黏剂为甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、氟橡胶、硅橡胶；

上述的无水溶剂为四氢呋喃、正庚烷、甲苯、航空煤油、乙酸乙酯、乙酸丁酯。

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