[发明专利]对碱金属硅胶和碱金属多孔金属氧化物组合物的处理

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年3月15日提交的美国临时申请61/792,457的优先权；通过引用将该申请的公开内容并入本文。

发明领域

本发明涉及处理自燃的第1族金属/硅胶组合物以将它们转化成不再是自燃的第1族金属/硅胶组合物的方法。

本发明还涉及处理自燃的第1族金属/多孔金属氧化物组合物以将它们转化成不再是自燃的第1族金属/多孔金属氧化物组合物的方法。

本发明还涉及处理非自燃的第1族金属/硅胶组合物以将它们转化成对普通空气和湿度具有改善的抵抗力(即在“环境空气”中至少数小时内是稳定的)的第1族金属/硅胶组合物的方法。

本发明还涉及处理非自燃的第1族金属/多孔金属氧化物组合物以将它们转化成对普通空气和湿度具有改善的抵抗力(即在“环境空气”中至少数小时内是稳定的)的第1族金属/多孔金属氧化物组合物的方法。

背景技术

碱金属(即，周期表的第1族金属)，和碱金属的合金在它们的金属态或中性状态下非常具有反应性。碱金属和它们的合金对空气和水分非常具有反应性且当其暴露于这些媒介物(agent)时可自发着火(即是自燃的)。为了避免与它们的活性有关的固有危险，中性金属或合金必须通常贮存在真空中或在惰性液体例如油中以阻止其与大气接触，其可引起氧化或其它反应。例如，钠金属通常贮存在液体石蜡油(为避免非期望的杂质，其必须在用于化学反应中之前去除)中。这使得对金属钠Na⁰的装运和使用有了严格的限制。

此外，液态碱金属和液态碱金属合金也非常具有反应性。例如，Na和K的液态合金是非常容易自燃的，这是熟知的。暴露于空气导致自发和剧烈的着火。

美国专利号7,211,539(通过引用将其全部内容合并在本文中)描述了第1族金属/硅胶组合物，其被制备成将碱金属和它们的合金处理成更稳定而没有显著损失金属反应性的形式。美国专利7,211,539公开了被称为阶段0、阶段I、阶段II和阶段III的四种类型的第1族金属/硅胶组合物，取决于制备它们所使用的条件来形成具有不同性质的所述组合物。

特别地，通过将液态第1族金属和硅胶(“SG”)在惰性气氛中在足以将所述液态第1族金属吸收于硅胶气孔内的等温条件下混合来形成阶段0第1族金属/硅胶组合物。所产生的第1族金属/硅胶组合物与干O₂反应而因此可为自燃的。用“自燃的”表示所述组合物与环境空气足够放热地反应以致着火。

阶段I第1族金属/硅胶组合物通过将液态第1族金属和硅胶在足以将所述液态第1族金属吸收于硅胶气孔内的放热条件下混合来形成。所生产的阶段I第1族金属/硅胶组合物通常不与干O₂反应。然而，已观察到有时阶段I材料例如阶段I钠硅胶(即Na-SG)组合物含有存在于其表面上没有被吸收于硅胶气孔内的钠金属Na⁰，其与氧气和空气反应和因此可为自燃的。

阶段II第1族金属/硅胶组合物通过将液态第1族金属和硅胶在足以将所述液态第1族金属吸收于硅胶气孔内的条件下混合并且加热所得混合物至介于约215℃和约400℃的温度来形成。所生产的阶段II第1族金属/硅胶组合物不与干O₂反应且在空气中是稳定的。

阶段III第1族金属/硅胶组合物通过将液态第1族金属和硅胶在足以将所述液态第1族金属吸收于硅胶气孔内的条件下混合并且加热所得混合物至约400℃以上的温度来形成。所生产的阶段III第1族金属/硅胶组合物不与干O₂反应且在空气中是稳定的。

或者，美国专利号7,259,128(通过引用将其全部内容合并在本文中)描述了第1族金属/多孔金属氧化物组合物，其也被制备成将碱金属和它们的合金处理成更稳定而没有显著损失金属反应性的形式。美国专利7,259,128公开了被称为阶段0、阶段I和阶段II的三种类型的第1族金属/多孔金属氧化物组合物，取决于制备它们所使用的条件来形成具有不同性质的所述组合物。

阶段0第1族金属/多孔金属氧化物组合物通过将液态第1族金属或合金与选自多孔二氧化钛和多孔氧化铝的多孔金属氧化物在惰性气氛中在足以将所述液态第1族金属或合金吸收于所述多孔金属氧化物气孔内的接近环境温度的等温条件下混合而形成。所生产的第1族金属/多孔金属氧化物组合物与干O₂反应和因此可为自燃的。