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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