[发明专利]一种硼氢化锂的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料合成领域，尤其是一种硼氢化锂的合成方法。本发明能够用于硼氢化锂的制备，具有工艺方法简单、反应条件温和、反应时间短、产率和纯度高的优点。

背景技术

硼氢化锂（LiBH₄），可用作氢源、高容量的储氢材料，同时其也是有机化学中最重要的还原剂之一，并且在工业上，其可用于漂白木浆和无电电镀，是一种具有广泛用途和较好前景的材料。然而，LiBH₄在实际应用中，却存在合成过程复杂、合成条件苛刻、合成产物纯度不高、合成成本过高等问题，这使得其生产成本居高不下，大大的限制了它的应用。

1953年，Schlesinger和Brown等人首次用硼氢化钠（NaBH₄）和氯化锂（LiCl）在二乙醚或胺的溶液中，通过发生复分解反应生成LiBH₄（参考文献：H.J. Schlesinger, H.C. Brown, H.R. Hoekstra, L.R. Rapp, J. Am. Chem. Soc. 75 (1953) 199-204.）。目前，此种方法已被广泛用于工业生产，然而该方法中反应原料NaBH₄的合成工艺繁琐、反应装置普遍较小、效率低，从而导致制备LiBH₄的整个工艺成本较高。

有研究表明，采用氢化锂（LiH）和硼的氧化物（B₂O₃）在添加催化剂的条件下，通过调整适当的温度和压力，也可以合成LiBH₄（参考文献：W.G. Brown, L. Kaplan, K.E. Wilzbach, J. Am. Chem. Soc. , 1952, 74, 1348.）。该方法具有较高的产率，但依然存在反应时间长、成本高的问题。

此外，还有报道称，采用LiH和三氟化硼（BF₃）进行反应可生成LiBH₄（参考文献：R. Mesmer, W. Jolly, J. Am. Chem. Soc. , 1962, 84, 2039.）。此反应的产率决定于反应起始温度、反应物的纯度及颗粒度，虽然该方法简单，但需要很长的反应时间和非常高的操作能力，且合成条件苛刻，无法满足工业化生产的需要。

最近，S.Orimo等人（参考文献：S. Orimo, Y. Nakamori, G. Kitahara, et al. , J. Alloy. Compd. , 2005, 404-406, 427.）用LiBH₄作为高容量储氢材料研究其吸/放氢性能时发现，用LiH、硼（B）直接和氢气反应可生成LiBH₄。这种方法简单、合成步骤少，但存在反应条件苛刻、生成率低、生成物纯度不高的缺点，还需要进一步优化。

尽管对硼氢化锂合成方法的研究已经取得一定进展，但现有的合成方法依然存在合成条件苛刻、工艺复杂、反应时间长、产物纯度低等缺点。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对现有硼氢化锂的制备方法存在工艺复杂、合成条件苛刻等缺点，提供一种硼氢化锂的合成方法。本发明解决了传统方法制备硼氢化锂（LiBH₄）时存在的工艺复杂、合成条件苛刻、产物纯度低等缺点。本发明方法简单、反应条件温和、反应时间短、合成出的LiBH₄的产率和纯度高。同时，本发明能够缩短LiBH₄的生产周期，降低生产成本，实现硼氢化锂的大规模、工业化生产，促进硼氢化锂的应用具有重要意义。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种硼氢化锂的合成方法，包括如下步骤：

（1）在保护气氛中，将氢化锂、二硼化镁、催化剂按配比混合后，进行球磨处理，得球磨后的产物；

（2）将球磨后的产物进行吸氢反应，得到硼氢化锂和氢化镁（MgH₂）的混合物，记为反应产物；

（3）根据氢化镁（MgH₂）、硼氢化锂（LiBH₄）溶解性差异，将反应产物中的氢化镁、硼氢化锂分离，即得硼氢化锂；

所述催化剂为NbF₅、TiF₃、TiCl₃、NbCl₅中的一种或多种；

所述步骤1中，氢化锂与二硼化镁的摩尔比为2:0.8~3，所述催化剂为氢化锂与二硼化镁两者摩尔量之和的0.02~0.06。