CN112110426A - 一种利用机械球磨合成氨基锂钾的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于材料合成领域，具体涉及一种利用机械球磨合成氨基锂钾的方法。针对现有氨基锂钾的合成方法比较少、合成过程比较复杂且能耗大等问题，本发明公开了一种利用机械球磨合成氨基锂钾的方法。本发明所述方法是以氟化钾和氨基锂为原料，在惰性气体的保护下，装入到封闭的球磨罐中进行球磨，进而生成了氨基锂钾及氟化锂，经液氨分离后即可得到氨基锂钾。本发明方法提供了一种工艺简单、低能耗的合成氨基锂钾的方法。

Description

一种利用机械球磨合成氨基锂钾的方法
技术领域
本发明属于材料合成领域，具体涉及一种利用机械球磨合成氨基锂钾的方法。
背景技术
氨基锂钾是一种良好的储氢材料。它是钾化合物改性Li-N-H体系中非常重要的中间体，通过氨基锂钾与氢化钾的相互转化，可以对储氢体系起到一定的催化作用。同时它也可以单独作为一元储氢材料参与吸放氢的反应，提高储氢体系的吸放氢性能。目前制备氨基锂钾的方法包括：(1)通过氢化钾与氨基锂球磨后，再以加热的方法得到氨基锂钾[Bao-Xia Dong,Liang Song,Jun Ge,et al.The ternary amide KLi3(NH2)4:an importantintermediate in the potassiumcompound-added Li–N–H systems,The Royal Societyof Chemistry,2014,4,10702.]；(2)先用氢化钾在氨气环境下球磨合成氨基钾，然后再通过将氨基锂和氨基钾按一定的比例球磨一定的时间后即可生成氨基锂钾[Chao Li,Changlong Li,Meiqiang Fan,et al.Synthesis of a ternary amide LixKy(NH2)x+y anda novel Li3K(NH2)4–xMgH2 combination system for hydrogen storage,Journal ofEnergy Chemistry,2019,35,37-43.]。但以上方法存在着反应复杂、能耗高、成本高、安全性低等缺点。
氨基锂钾可作为储氢材料在储氢体系中提高吸放氢性能，但目前的合成工艺还不够全面高效，故本发明提供一种氨基锂钾的合成方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种简单、高效合成氨基锂钾的方法。
本发明是将氟化钾与氨基锂通过机械球磨反应后生成氨基锂钾和氟化锂，然后用液氨分离获得氨基锂钾。具体的技术方案如下：
一种利用机械球磨合成氨基锂钾的方法，包括如下步骤：
(1)在惰性气氛下，将氨基锂与氟化钾按一定比例加入到球磨罐中，并按一定的球料比加入磨球后封闭球磨罐；
(2)将球磨罐装在球磨机上，并以一定的转速球磨反应一定时间；
(3)待球磨反应结束后，在惰性气氛下将产物从球磨罐中取出，经后处理后得到氨基锂钾。
本发明中，所述步骤(1)和(3)中的惰性气氛为氩气或氦气的任意一种或两种混合。
本发明中，所述步骤(1)中的氨基锂与氟化钾的摩尔比为4：(1～1.2)。
本发明中，所述步骤(1)中的球料比为(30～100)：1，所述球料比是指磨球的质量与氨基锂与氟化钾的总质量之比。
本发明中，所述步骤(2)中的球磨转速为300～500r/min，球磨时间50～120h。
本发明中，所述步骤(3)中的后处理是将产物转移至液氨分离器，经过固液分离将氟化物从液氨溶液中分离，将液氨溶液中的液氨转化为氨气并收集，剩余固体即为氨基锂钾。
本发明中，所述的将液氨转化为氨气是指通过控制液氨分离器内的温度为30-60℃，使液氨转换为氨气，最后回收氨气。
本发明中，所述的该合成方法涉及到的化学反应方程式为：
4LiNH2+KF→Li3K(NH2)4+LiF
本发明与现有技术相比，其有益效果主要体现在：
(1)本发明所述氨基锂钾的合成方法反应条件无需加热，能耗低。
(2)本发明所述氨基锂钾的合成方法利用氨基锂与氟化钾通过机械球磨后反应生成氨基锂钾，是一种高效、简单且成本低的合成技术。
附图说明
图1为实施例1反应生成产物的傅里叶红外光谱图。
具体实施方式
下面以具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但本发明的保护范围不限于此。
实施例1
在氩气气氛下，将0.92g氨基锂与0.58g氟化钾均匀混合加入球磨罐中，其中磨球总重量与物料总重量比为60：1。然后使球磨罐以500r/min的转速在球磨机上连续球磨72h。球磨结束后，在氩气气氛下，将所得到的氨基锂钾与氟化锂的混合产物装入液氨分离器，经过固液分离将氟化物从液氨溶液中过滤掉。控制分离器内的温度为50℃，将液氨溶液中的液氨转化成氨气并收集，剩余固体即为氨基锂钾。图1为产物对应的傅里叶红外光谱图，所得产物为氨基锂钾。
实施例2
在氩气气氛下，将0.886g氨基锂与0.614g氟化钾均匀混合加入球磨罐中，其中磨球总重量与物料总重量比为50：1。然后使球磨罐于500r/min的转速在球磨机上连续球磨100h。球磨结束后，在氩气气氛下，将所得到的氨基锂钾与氟化锂的混合产物装入液氨分离器，经过固液分离将氟化物从液氨溶液中过滤掉。控制分离器内的温度为30℃，将液氨溶液中的液氨转化成氨气并收集，即可获得氨基锂钾。
实施例3
在氦气气氛下，将0.614g氨基锂与0.386g氟化钾均匀混合加入球磨罐中，其中磨球总重量与物料总重量比为100：1。然后使球磨罐于300r/min的转速在球磨机上连续球磨80h。球磨结束后，在氦气气氛下，将所得到的氨基锂钾与氟化锂的混合产物装入液氨分离器，经过固液分离将氟化物从液氨溶液中过滤掉。控制分离器内的温度为60℃，将液氨溶液中的液氨转化成氨气并收集，即可获得氨基锂钾。
实施例4
在氩气和氦气的混合气氛下，将0.569g氨基锂与0.431g氟化钾均匀混合加入球磨罐中，其中磨球总重量与物料总重量比为30：1。然后使球磨罐于400r/min的转速在球磨机上连续球磨120h。球磨结束后，在氩气和氦气的混合气氛下，将所得到的氨基锂钾与氟化锂的混合产物装入液氨分离器，经过固液分离将氟化物从液氨溶液中过滤掉。控制分离器内的温度为50℃，将液氨溶液中的液氨转化成氨气并收集，即可获得氨基锂钾。
以上所述的实施例只是本发明的较佳方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (8)

1.一种利用机械球磨合成氨基锂钾的合成方法，其特征在于包含如下步骤：
(1)在惰性气氛下，将氨基锂与氟化钾按一定比例加入到球磨罐中，并按一定的球料比加入磨球后封闭球磨罐；
(2)将球磨罐装在球磨机上并以一定的转速球磨反应一定时间；
(3)待球磨反应结束后，在惰性气氛下将产物从球磨罐中取出，经后处理后得到氨基锂钾。
2.如权利要求1所述的一种利用机械球磨合成氨基锂钾的方法，其特征在于：步骤(1)和(3)中所述的惰性气氛为氩气或氦气的任意一种或两种混合。
3.如权利要求1所述的一种利用机械球磨合成氨基锂钾的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的氨基锂与氟化钾的摩尔比为4：(1～1.2)。
4.如权利要求1所述的一种利用机械球磨合成氨基锂钾的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的球料比为(30～100)：1。
5.如权利要求1所述的一种利用机械球磨合成氨基锂钾的方法，其特征在于：步骤(2)中所述的球磨转速为300～500r/min，球磨时间50～120h。
6.如权利要求1所述的一种利用机械球磨合成氨基锂钾的方法，其特征在于：步骤(3)中所述的后处理是将产物转移至液氨分离器，经过固液分离后将液氨溶液中的液氨转化为氨气并收集，得到氨基锂钾。
7.如权利要求6所述的一种利用机械球磨合成氨基锂钾的方法，其特征在于：所述的将液氨转化为氨气是指通过控制液氨分离器内的温度为30-60℃使液氨转换为氨气，最后回收氨气。
8.如权利要求1所述的一种利用机械球磨合成氨基锂钾的方法，其特征在于：该合成方法所涉及到的化学反应方程式为：
4LiNH2+KF→Li3K(NH2)4+LiF。
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