CN107098313B - 一种α-三氢化铝的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种α‑三氢化铝的制备方法，包括以下步骤：(1)无水乙醚精制；(2)甲苯精制；(3)氢化铝锂的精制；(4)无水AlCl3和乙醚混合溶液的配制；(5)催化剂的配制；(6)LiAlH4和无水AlCl3混合溶液的配制；(7)α‑三氢化铝的制备。本发明提供了一种α‑三氢化铝的制备方法，以硼氢化锂作为催化剂，能够得到纯度为99.7％～99.9％的α‑三氢化铝。本发明制备方法，反应温度低，反应时间较短，能耗低，对设备要求低，操作简单，反应条件易于控制，有利于工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种α-三氢化铝的制备方法，具体属于轻金属材料制备技术领域。
背景技术
从提高能量的效果来看，在炸药中添加高能的添加剂对于能量的提高幅度远高于其它方法。目前应用最广泛的是在炸药中加入高热值的金属Al粉末。众所周知，武器无限追求炸药的高能量，故采用AlH3、B、BeH2等高能物质代替铝粉逐渐受到研究者的关注和研究。由于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。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，三氢化铝(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。根据合成路线的不同AlH3已经发现了七种不同的晶型，即α晶型、α′晶型、β晶型、δ晶型、ξ晶型、θ晶型和γ晶型，其中α晶型最为稳定，在低温惰性气体保护下可以保存较长时间，晶相纯度高时在常温下比较稳定，纯的α相几乎不与水反应。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。因此，研究一种操作简单，反应条件温和易于控制的α-三氢化铝的制备方法，显得尤为必要。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种α-三氢化铝的制备方法，该方法操作简单，反应条件温和易于控制。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种α-三氢化铝的制备方法，包括以下步骤：(1)无水乙醚精制；(2)甲苯精制；(3)氢化铝锂的精制；(4)无水AlCl3和乙醚混合溶液的配制；(5)催化剂的配制；(6)LiAlH4和无水AlCl3混合溶液的配制；(7)α-三氢化铝的制备。
前述α-三氢化铝的制备方法中，步骤(1)乙醚精制，具体为：向反应装置中预先通入惰性气体，除去反应装置中的氧气，取氢化铝锂和工业乙醚，温度设置为35～65℃，回流反应0.2～1h后，调节温度至40℃～60℃，蒸馏，收集馏分即得精制无水乙醚。
前述α-三氢化铝的制备方法中，步骤(2)甲苯精制，具体为：向反应装置中预先通入惰性气体，除去反应装置中的氧气，取氢化铝锂和甲苯，温度设置为90～140℃，回流反应0.3～1.2h后，调节温度至125℃～155℃，蒸馏，收集馏分即得精制甲苯。
前述α-三氢化铝的制备方法中，步骤(3)氢化铝锂的精制，具体为：取600～800g氢化铝锂和1.5～2.2L步骤(1)所得精制无水乙醚，搅拌，再加入1～3L未精制的无水乙醚，继续搅拌1～8min，随后加入0.5～2.6L未精制的甲苯，搅拌5～25min，静置6～12h，将静置后的混合溶液减压过滤，滤液在95℃～115℃下进行常压蒸馏，蒸馏出的乙醚和甲苯混合溶液回收备用，随后将蒸馏产物抽滤，在真空度为260～520mmHg和35～80℃下真空干燥2～4h得到精制氢化铝锂。
前述α-三氢化铝的制备方法中，步骤(4)无水AlCl3和乙醚混合溶液的配制，具体为：取40～70g无水AlCl3，在冰盐浴条件下，缓慢滴加180～270mL步骤(1)所得精制无水乙醚，滴加完毕后搅拌至AlCl3完全溶解即可。
前述α-三氢化铝的制备方法中，步骤(5)催化剂的配制，具体为：按照LiBH4和LiAlH4的质量比为0.6～1.1︰1.1～1.25，分别称取LiBH4和LiAlH4，混合溶于步骤(1)所得精制无水乙醚，搅拌至完全溶解，备用。
优选地，前述α-三氢化铝的制备方法中，步骤(5)催化剂的配制，具体为：分别称取LiBH4和LiAlH4，混合溶于200～400mL步骤(1)所得精制无水乙醚，搅拌至完全溶解，备用。
前述α-三氢化铝的制备方法中，步骤(6)LiAlH4和无水AlCl3混合溶液的配制，具体为：取1500～2200mL步骤(1)所得精制无水乙醚和40～80g步骤(3)所得精制氢化铝锂，搅拌2～10min后，边搅拌边缓慢滴加200～400mL步骤(4)所得无水AlCl3和乙醚混合溶液，滴加完毕后继续搅拌5～12min，随后加入1500～2200mL步骤(2)所得精制甲苯，搅拌1～5min，沉化，过滤，备用。
前述α-三氢化铝的制备方法中，步骤(7)α-三氢化铝的制备，具体为：取2000～3000mL步骤(2)所得精制甲苯置于反应容器中，随后在反应容器中进行抽真空、通入惰性气体的操作，除去反应装置中的氧气，重复该操作三次后，加入200～400mL步骤(5)所得催化剂，在回流状态下，搅拌升温，温度控制在75℃～94℃，随后开始蒸馏，并缓慢滴加2600～3200mL步骤(6)所得LiAlH4和无水AlCl3混合溶液，滴加完毕后，再进行升温回流10min，随后继续蒸馏，温度控制在94℃～107℃，滴加400～600mL的步骤(6)所得LiAlH4和无水AlCl3混合溶液，滴加完毕后，缓慢升温至97℃～107℃并回流5～10min，缓慢降至室温，静置分层，弃去上清液，再用甲苯反复洗涤，至无明显漂浮物为止，随后在真空度为280～470mmHg和40～60℃下真空干燥3～6h得到α-三氢化铝。
本发明的合成工艺路线如下所示。
为了确保本发明技术方案的科学、合理、有效，发明人进行了一系列验证试验。通过本发明方法制备的α-三氢化铝，产品纯度可达99.7％～99.9％，粒度范围20～120μm，直接成本≤4000元/公斤，将本发明制备得到的α-三氢化铝用于推进剂中，含α-三氢化铝推进剂的实测比冲达到260s以上，安全性和长贮性能满足使用要求。
与发明人同日申请的“以氢化铝锂和硼氢化锂作催化剂制备α-三氢化铝的方法”相比，本发明的制备过程中催化剂的加入方式不同，无需采取减压过滤加入，并且采用本发明方法所得晶体粒径较大，可以满足大粒径产品的需求。本发明在后期干燥时，采用真空干燥。
本发明的有益之处在于：本发明提供了一种α-三氢化铝的制备方法，以硼氢化锂作为催化剂，能够得到高纯度的α-三氢化铝。本发明制备方法，反应温度低，反应时间较短，能耗低，对设备要求低，操作简单，反应条件易于控制，有利于工业化生产。采用本发明方法制备得到的α-三氢化铝，产品纯度可达99.7％～99.9％，粒度范围20～120μm，直接成本≤4000元/公斤。将本发明制备得到的α-三氢化铝用于推进剂中，含α-三氢化铝推进剂的实测比冲达到260s以上，安全性和长贮性能满足使用要求。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步的介绍。
本发明中所用试剂均为市售产品。
实施例1
一种α-三氢化铝的制备方法，包括以下步骤：
(1)无水乙醚精制：向反应装置中预先通入惰性气体，除去反应装置中的氧气，取氢化铝锂和工业乙醚，温度设置为35℃，回流反应1h后，调节温度至40℃，蒸馏，收集馏分即得精制无水乙醚；
(2)甲苯精制：向反应装置中预先通入惰性气体，除去反应装置中的氧气，取氢化铝锂和甲苯，温度设置为90℃，回流反应1.2h后，调节温度至125℃，蒸馏，收集馏分即得精制甲苯；
(3)氢化铝锂的精制：取600g氢化铝锂和1.5L步骤(1)所得精制无水乙醚，搅拌，再加入1L未精制的无水乙醚，继续搅拌1min，随后加入0.5L未精制的甲苯，搅拌5min，静置6h，将静置后的混合溶液减压过滤，滤液在95℃下进行常压蒸馏，蒸馏出的乙醚和甲苯混合溶液回收备用，随后将蒸馏产物抽滤，在真空度为260mmHg和35℃下真空干燥4h得到精制氢化铝锂；
(4)无水AlCl3和乙醚混合溶液的配制：取40g无水AlCl3，在冰盐浴条件下，缓慢滴加180mL步骤(1)所得精制无水乙醚，滴加完毕后搅拌至AlCl3完全溶解即可；
(5)催化剂的配制：分别称取0.93gLiBH4和1.71gLiAlH4(按照LiBH4和LiAlH4的质量比为0.6︰1.1)，混合溶于200mL步骤(1)所得精制无水乙醚，搅拌至完全溶解，备用；
(6)LiAlH4和无水AlCl3混合溶液的配制：取1500mL步骤(1)所得精制无水乙醚和40g步骤(3)所得精制氢化铝锂，搅拌2min后，边搅拌边缓慢滴加200mL步骤(4)所得无水AlCl3和乙醚混合溶液，滴加完毕后继续搅拌5min，随后加入1500mL步骤(2)所得精制甲苯，搅拌1min，沉化，过滤，备用；
(7)α-三氢化铝的制备：取2000mL步骤(2)所得精制甲苯置于反应容器中，随后在反应容器中进行抽真空、通入惰性气体的操作，除去反应装置中的氧气，重复该操作三次后，加入200mL步骤(5)所得催化剂，在回流状态下，搅拌升温，温度控制在75℃，随后开始蒸馏，并缓慢滴加2600mL步骤(6)所得LiAlH4和无水AlCl3混合溶液，滴加完毕后，再进行升温回流10min，随后继续蒸馏，温度控制在94℃，滴加400mL的步骤(6)所得LiAlH4和无水AlCl3混合溶液，滴加完毕后，缓慢升温至97℃并回流10min，缓慢降至室温，静置分层，弃去上清液，再用甲苯反复洗涤，至无明显漂浮物为止，随后在真空度为280mmHg和40℃下真空干燥6h得到α-三氢化铝。产物纯度为99.7％。
实施例2
一种α-三氢化铝的制备方法，包括以下步骤：
(1)无水乙醚精制：向反应装置中预先通入惰性气体，除去反应装置中的氧气，取氢化铝锂和工业乙醚，温度设置为65℃，回流反应0.2h后，调节温度至60℃，蒸馏，收集馏分即得精制无水乙醚；
(2)甲苯精制：向反应装置中预先通入惰性气体，除去反应装置中的氧气，取氢化铝锂和甲苯，温度设置为140℃，回流反应0.3h后，调节温度至155℃，蒸馏，收集馏分即得精制甲苯；
(3)氢化铝锂的精制：取800g氢化铝锂和2.2L步骤(1)所得精制无水乙醚，搅拌，再加入3L未精制的无水乙醚，继续搅拌8min，随后加入2.6L未精制的甲苯，搅拌25min，静置12h，将静置后的混合溶液减压过滤，滤液在115℃下进行常压蒸馏，蒸馏出的乙醚和甲苯混合溶液回收备用，随后将蒸馏产物抽滤，在真空度为520mmHg和70℃下真空干燥2h得到精制氢化铝锂；
(4)无水AlCl3和乙醚混合溶液的配制：取70g无水AlCl3，在冰盐浴条件下，缓慢滴加270mL步骤(1)所得精制无水乙醚，滴加完毕后搅拌至AlCl3完全溶解即可；
(5)催化剂的配制：分别称取1.71gLiBH4和1.94gLiAlH4(按照LiBH4和LiAlH4的质量比为1.1︰1.25)，混合溶于400mL步骤(1)所得精制无水乙醚，搅拌至完全溶解，备用；
(6)LiAlH4和无水AlCl3混合溶液的配制：取2200mL步骤(1)所得精制无水乙醚和80g步骤(3)所得精制氢化铝锂，搅拌10min后，边搅拌边缓慢滴加400mL步骤(4)所得无水AlCl3和乙醚混合溶液，滴加完毕后继续搅拌12min，随后加入2200mL步骤(2)所得精制甲苯，搅拌5min，沉化，过滤，备用；
(7)α-三氢化铝的制备：取3000mL步骤(2)所得精制甲苯置于反应容器中，随后在反应容器中进行抽真空、通入惰性气体的操作，除去反应装置中的氧气，重复该操作三次后，加入400mL步骤(5)所得催化剂，在回流状态下，搅拌升温，温度控制在94℃，随后开始蒸馏，并缓慢滴加3200mL步骤(6)所得LiAlH4和无水AlCl3混合溶液，滴加完毕后，再进行升温回流10min，随后继续蒸馏，温度控制在107℃，滴加600mL的步骤(6)所得LiAlH4和无水AlCl3混合溶液，滴加完毕后，缓慢升温至107℃并回流5min，缓慢降至室温，静置分层，弃去上清液，再用甲苯反复洗涤，至无明显漂浮物为止，随后在真空度为470mmHg和56℃下干燥3h得到α-三氢化铝。产物纯度为99.8％。
实施例3
一种α-三氢化铝的制备方法，包括以下步骤：
(1)无水乙醚精制：向反应装置中预先通入惰性气体，除去反应装置中的氧气，取氢化铝锂和工业乙醚，温度设置为50℃，回流反应0.6h后，调节温度至50℃，蒸馏，收集馏分即得精制无水乙醚；
(2)甲苯精制：向反应装置中预先通入惰性气体，除去反应装置中的氧气，取氢化铝锂和甲苯，温度设置为120℃，回流反应0.8h后，调节温度至135℃，蒸馏，收集馏分即得精制甲苯；
(3)氢化铝锂的精制：取700g氢化铝锂和1.8L步骤(1)所得精制无水乙醚，搅拌，再加入2L未精制的无水乙醚，继续搅拌5min，随后加入1.6L未精制的甲苯，搅拌15min，静置8h，将静置后的混合溶液减压过滤，滤液在100℃下进行常压蒸馏，蒸馏出的乙醚和甲苯混合溶液回收备用，随后将蒸馏产物抽滤，在真空度为410mmHg和55℃下真空干燥3h得到精制氢化铝锂；
(4)无水AlCl3和乙醚混合溶液的配制：取50g无水AlCl3，在冰盐浴条件下，缓慢滴加200mL步骤(1)所得精制无水乙醚，滴加完毕后搅拌至AlCl3完全溶解即可；
(5)催化剂的配制：分别称取1.24gLiBH4和1.86gLiAlH4(按照LiBH4和LiAlH4的质量比为0.8︰1.2)，混合溶于300mL步骤(1)所得精制无水乙醚，搅拌至完全溶解，备用；
(6)LiAlH4和无水AlCl3混合溶液的配制：取1900mL步骤(1)所得精制无水乙醚和60g步骤(3)所得精制氢化铝锂，搅拌6min后，边搅拌边缓慢滴加300mL步骤(4)所得无水AlCl3和乙醚混合溶液，滴加完毕后继续搅拌8min，随后加入1800mL步骤(2)所得精制甲苯，搅拌3min，沉化，过滤，备用；
(7)α-三氢化铝的制备：取2500mL步骤(2)所得精制甲苯置于反应容器中，随后在反应容器中进行抽真空、通入惰性气体的操作，除去反应装置中的氧气，重复该操作三次后，加入300mL步骤(5)所得催化剂，在回流状态下，搅拌升温，温度控制在85℃，随后开始蒸馏，并缓慢滴加2900mL步骤(6)所得LiAlH4和无水AlCl3混合溶液，滴加完毕后，再进行升温回流10min，随后继续蒸馏，温度控制在100℃，滴加500mL的步骤(6)所得LiAlH4和无水AlCl3混合溶液，滴加完毕后，缓慢升温至105℃并回流8min，缓慢降至室温，静置分层，弃去上清液，再用甲苯反复洗涤，至无明显漂浮物为止，随后在真空度为380mmHg和50℃下真空干燥4h得到α-三氢化铝。产物纯度为99.9％。
实施例4
一种α-三氢化铝的制备方法，包括以下步骤：
(1)无水乙醚精制：向反应装置中预先通入惰性气体，除去反应装置中的氧气，取氢化铝锂和工业乙醚，温度设置为40℃，回流反应0.8h后，调节温度至45℃，蒸馏，收集馏分即得精制无水乙醚；
(2)甲苯精制：向反应装置中预先通入惰性气体，除去反应装置中的氧气，取氢化铝锂和甲苯，温度设置为110℃，回流反应0.5h后，调节温度至145℃，蒸馏，收集馏分即得精制甲苯；
(3)氢化铝锂的精制：取650g氢化铝锂和1.7L步骤(1)所得精制无水乙醚，搅拌，再加入1.5L未精制的无水乙醚，继续搅拌4min，随后加入2.2L未精制的甲苯，搅拌10min，静置10h，将静置后的混合溶液减压过滤，滤液在110℃下进行常压蒸馏，蒸馏出的乙醚和甲苯混合溶液回收备用，随后将蒸馏产物抽滤，在真空度为490mmHg和65℃下真空干燥2.5h得到精制氢化铝锂；
(4)无水AlCl3和乙醚混合溶液的配制：取45g无水AlCl3，在冰盐浴条件下，缓慢滴加190mL步骤(1)所得精制无水乙醚，滴加完毕后搅拌至AlCl3完全溶解即可；
(5)催化剂的配制：分别称取1.55gLiBH4和1.78gLiAlH4(按照LiBH4和LiAlH4的质量比为1︰1.15)，混合溶于350mL步骤(1)所得精制无水乙醚，搅拌至完全溶解，备用；
(6)LiAlH4和无水AlCl3混合溶液的配制：取2100mL步骤(1)所得精制无水乙醚和70g步骤(3)所得精制氢化铝锂，搅拌7min后，边搅拌边缓慢滴加350mL步骤(4)所得无水AlCl3和乙醚混合溶液，滴加完毕后继续搅拌10min，随后加入2000mL步骤(2)所得精制甲苯，搅拌4min，沉化，过滤，备用；
(7)α-三氢化铝的制备：取2200mL步骤(2)所得精制甲苯置于反应容器中，随后在反应容器中进行抽真空、通入惰性气体的操作，除去反应装置中的氧气，重复该操作三次后，加入350mL步骤(5)所得催化剂，在回流状态下，搅拌升温，温度控制在80℃，随后开始蒸馏，并缓慢滴加3150mL步骤(6)所得LiAlH4和无水AlCl3混合溶液，滴加完毕后，再进行升温回流10min，随后继续蒸馏，温度控制在95℃，滴加550mL的步骤(6)所得LiAlH4和无水AlCl3混合溶液，滴加完毕后，缓慢升温至100℃并回流7min，缓慢降至室温，静置分层，弃去上清液，再用甲苯反复洗涤，至无明显漂浮物为止，随后在真空度为320mmHg和45℃下真空干燥5.5h得到α-三氢化铝。产物纯度为99.7％。
实施例5
一种α-三氢化铝的制备方法，包括以下步骤：
(1)无水乙醚精制：向反应装置中预先通入惰性气体，除去反应装置中的氧气，取氢化铝锂和工业乙醚，温度设置为60℃，回流反应0.3h后，调节温度至55℃，蒸馏，收集馏分即得精制无水乙醚；
(2)甲苯精制：向反应装置中预先通入惰性气体，除去反应装置中的氧气，取氢化铝锂和甲苯，温度设置为100℃，回流反应0.6h后，调节温度至130℃，蒸馏，收集馏分即得精制甲苯；
(3)氢化铝锂的精制：取750g氢化铝锂和2.1L步骤(1)所得精制无水乙醚，搅拌，再加入2.5L未精制的无水乙醚，继续搅拌6min，随后加入2.5L未精制的甲苯，搅拌18min，静置11h，将静置后的混合溶液减压过滤，滤液在105℃下进行常压蒸馏，蒸馏出的乙醚和甲苯混合溶液回收备用，随后将蒸馏产物抽滤，在真空度为480mmHg和65℃下真空干燥3.5h得到精制氢化铝锂；
(4)无水AlCl3和乙醚混合溶液的配制：取65g无水AlCl3，在冰盐浴条件下，缓慢滴加250mL步骤(1)所得精制无水乙醚，滴加完毕后搅拌至AlCl3完全溶解即可；
(5)催化剂的配制：分别称取1.09gLiBH4和1.89gLiAlH4(按照LiBH4和LiAlH4的质量比为0.7︰1.22)，混合溶于250mL步骤(1)所得精制无水乙醚，搅拌至完全溶解，备用；
(6)LiAlH4和无水AlCl3混合溶液的配制：取1600mL步骤(1)所得精制无水乙醚和50g步骤(3)所得精制氢化铝锂，搅拌4min后，边搅拌边缓慢滴加250mL步骤(4)所得无水AlCl3和乙醚混合溶液，滴加完毕后继续搅拌6min，随后加入1800mL步骤(2)所得精制甲苯，搅拌2min，沉化，过滤，备用；
(7)α-三氢化铝的制备：取2700mL步骤(2)所得精制甲苯置于反应容器中，随后在反应容器中进行抽真空、通入惰性气体的操作，除去反应装置中的氧气，重复该操作三次后，加入320mL步骤(5)所得催化剂，在回流状态下，搅拌升温，温度控制在90℃，随后开始蒸馏，并缓慢滴加3000mL步骤(6)所得LiAlH4和无水AlCl3混合溶液，滴加完毕后，再进行升温回流10min，随后继续蒸馏，温度控制在102℃，滴加480mL的步骤(6)所得LiAlH4和无水AlCl3混合溶液，滴加完毕后，缓慢升温至105℃并回流6min，缓慢降至室温，静置分层，弃去上清液，再用甲苯反复洗涤，至无明显漂浮物为止，随后在真空度为280mmHg和45℃下真空干燥3.5h得到α-三氢化铝。产物纯度为99.9％。
实施例6
一种α-三氢化铝的制备方法，包括以下步骤：
(1)无水乙醚精制：向反应装置中预先通入惰性气体，除去反应装置中的氧气，取氢化铝锂和工业乙醚，温度设置为55℃，回流反应0.7h后，调节温度至45℃，蒸馏，收集馏分即得精制无水乙醚；
(2)甲苯精制：向反应装置中预先通入惰性气体，除去反应装置中的氧气，取氢化铝锂和甲苯，温度设置为130℃，回流反应1h后，调节温度至150℃，蒸馏，收集馏分即得精制甲苯；
(3)氢化铝锂的精制：取620g氢化铝锂和2L步骤(1)所得精制无水乙醚，搅拌，再加入2.2L未精制的无水乙醚，继续搅拌3min，随后加入1.3L未精制的甲苯，搅拌12min，静置9h，将静置后的混合溶液减压过滤，滤液在100℃下进行常压蒸馏，蒸馏出的乙醚和甲苯混合溶液回收备用，随后将蒸馏产物抽滤，在真空度为290mmHg和45℃下真空干燥4h得到精制氢化铝锂；
(4)无水AlCl3和乙醚混合溶液的配制：取55g无水AlCl3，在冰盐浴条件下，缓慢滴加230mL步骤(1)所得精制无水乙醚，滴加完毕后搅拌至AlCl3完全溶解即可；
(5)催化剂的配制：分别称取1.40gLiBH4和1.75gLiAlH4(按照LiBH4和LiAlH4的质量比为0.9︰1.13)，混合溶于280mL步骤(1)所得精制无水乙醚，搅拌至完全溶解，备用；
(6)LiAlH4和无水AlCl3混合溶液的配制：取2000mL步骤(1)所得精制无水乙醚和50g步骤(3)所得精制氢化铝锂，搅拌5min后，边搅拌边缓慢滴加350mL步骤(4)所得无水AlCl3和乙醚混合溶液，滴加完毕后继续搅拌9min，随后加入1650mL步骤(2)所得精制甲苯，搅拌3min，沉化，过滤，备用；
(7)α-三氢化铝的制备：取2300mL步骤(2)所得精制甲苯置于反应容器中，随后在反应容器中进行抽真空、通入惰性气体的操作，除去反应装置中的氧气，重复该操作三次后，加入260mL步骤(5)所得催化剂，在回流状态下，搅拌升温，温度控制在82℃，随后开始蒸馏，并缓慢滴加2700mL步骤(6)所得LiAlH4和无水AlCl3混合溶液，滴加完毕后，再进行升温回流10min，随后继续蒸馏，温度控制在97℃，滴加520mL的步骤(6)所得LiAlH4和无水AlCl3混合溶液，滴加完毕后，缓慢升温至99℃并回流9min，缓慢降至室温，静置分层，弃去上清液，再用甲苯反复洗涤，至无明显漂浮物为止，随后在真空度为420mmHg和55℃下真空干燥4.5h得到α-三氢化铝。产物纯度为99.9％。
Claims (8)
1.一种α-三氢化铝的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)无水乙醚精制；(2)甲苯精制；(3)氢化铝锂的精制；(4)无水AlCl3和乙醚混合溶液的配制；(5)催化剂的配制；(6)LiAlH4和无水AlCl3混合溶液的配制；(7)α-三氢化铝的制备；
所述步骤(7)α-三氢化铝的制备，具体为：取2000～3000mL步骤(2)所得精制甲苯置于反应容器中，随后在反应容器中进行抽真空、通入惰性气体的操作，除去反应装置中的氧气，重复该操作三次后，加入200～400mL步骤(5)所得催化剂，在回流状态下，搅拌升温，温度控制在75℃～94℃，随后开始蒸馏，并缓慢滴加2600～3200mL步骤(6)所得LiAlH4和无水AlCl3混合溶液，滴加完毕后，再进行升温回流10min，随后继续蒸馏，温度控制在94℃～107℃，滴加400～600mL步骤(6)所得LiAlH4和无水AlCl3混合溶液，滴加完毕后，缓慢升温至97℃～107℃并回流5～10min，缓慢降至室温，静置分层，弃去上清液，再用甲苯反复洗涤，至无明显漂浮物为止，随后在真空度为280～470mmHg和40～60℃下干燥3～6h得到α-三氢化铝。
2.根据权利要求1所述的α-三氢化铝的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)乙醚精制，具体为：向反应装置中预先通入惰性气体，除去反应装置中的氧气，取氢化铝锂和工业乙醚，温度设置为35～65℃，回流反应0.2～1h后，调节温度至40℃～60℃，蒸馏，收集馏分即得精制无水乙醚。
3.根据权利要求1所述的α-三氢化铝的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)甲苯精制，具体为：向反应装置中预先通入惰性气体，除去反应装置中的氧气，取氢化铝锂和甲苯，温度设置为90～140℃，回流反应0.3～1.2h后，调节温度至125℃～155℃，蒸馏，收集馏分即得精制甲苯。
4.根据权利要求1所述的α-三氢化铝的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)氢化铝锂的精制，具体为：取600g～800g氢化铝锂和1.5～2.2L步骤(1)所得精制无水乙醚，搅拌，再加入1～3L未精制的无水乙醚，继续搅拌1～8min，随后加入0.5～2.6L未精制的甲苯，搅拌5～25min，静置6～12h，将静置后的混合溶液减压过滤，滤液在95～115℃下进行常压蒸馏，蒸馏出的乙醚和甲苯混合溶液回收备用，随后将蒸馏产物抽滤，在真空度为260～520mmHg和35～80℃下真空干燥2～4h得到精制氢化铝锂。
5.根据权利要求1所述的α-三氢化铝的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)无水AlCl3和乙醚混合溶液的配制，具体为：取40～70g无水AlCl3，在冰盐浴条件下，缓慢滴加180～270mL步骤(1)所得精制无水乙醚，滴加完毕后搅拌至AlCl3完全溶解即可。
6.根据权利要求1所述的α-三氢化铝的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)催化剂的配制，具体为：按照LiBH4和LiAlH4的质量比为0.6～1.1︰1.1～1.25，分别称取LiBH4和LiAlH4，混合溶于步骤(1)所得精制无水乙醚，搅拌至完全溶解，备用。
7.根据权利要求6所述的α-三氢化铝的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)催化剂的配制，具体为：分别称取LiBH4和LiAlH4，混合溶于200～400mL步骤(1)所得精制无水乙醚，搅拌至完全溶解，备用。
8.根据权利要求1所述的α-三氢化铝的制备方法，其特征在于：所述步骤(6)LiAlH4和无水AlCl3混合溶液的配制，具体为：取1500～2200mL步骤(1)所得精制无水乙醚和40～80g步骤(3)所得精制氢化铝锂，搅拌2～10min后，边搅拌边缓慢滴加200～400mL步骤(4)所得无水AlCl3和乙醚混合溶液，滴加完毕后继续搅拌5～12min，随后加入1500～2200mL步骤(2)所得精制甲苯，搅拌1～5min，沉化，过滤，备用。
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