非溶劑化AlH3和AlH3胺配合物的制備及晶型轉(zhuǎn)變研究.pdf

1、隨著世界人口迅速的增長,能源及環(huán)境問題愈來愈不容忽視。目前,化石燃料日益枯竭,尋找新型高效的清潔能源已經(jīng)迫在眉睫。氫能源可以滿足以上的要求,氫氣具有足夠的能量密度,能夠保證常規(guī)使用的能量需求,同時氫氣釋放能量是“零碳排放”過程。然而氫氣需要一載體方可更加便攜、高效的利用。所以對儲氫材料的研究是非常必要的。
　　本論文主要研究了三氫化鋁(AlH3)儲氫材料,其具有較小的相對分子質(zhì)量和較高的能量密度的特點(diǎn)。據(jù)報道AlH3的積能量密度達(dá)

2、到4.9kWh/L,氫含量超過10wt％,是最具有發(fā)展前景的儲氫材料之一。本文主要從兩個部分對AlH3進(jìn)行研究,分為非溶劑化AlH3的制備和AlH3胺配合物的制備及胺交換反應(yīng)的研究。
　　非溶劑化AlH3的研究中以LiAlH4、AlCl3為反應(yīng)物。通過正交試驗(yàn)得到了AlH3制備的理想條件,在該條件下合成出了α-AlH3、γ-AlH3的混合物。對正交實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀分析并結(jié)合X射線粉末衍射(XRD)得到了合成條件的主次要因素。針對主

3、要因素設(shè)計了單變量實(shí)驗(yàn),得到其對實(shí)驗(yàn)的影響規(guī)律。根據(jù)文獻(xiàn)報道α晶型的AlH3應(yīng)用范圍較廣,因此對得到的混合晶型AlH3進(jìn)行晶型轉(zhuǎn)變實(shí)驗(yàn),通過熱處理的方法使得其中的γ-AlH3轉(zhuǎn)變?yōu)棣?AlH3,探索了理想的轉(zhuǎn)變溫度和轉(zhuǎn)變時間,最終得到了較為單一的α-AlH3。由紅外光譜(IR)得到了轉(zhuǎn)變前后特征吸收峰的變化;由微商熱重(DTG)分析及差熱掃描量熱(DSC)分析發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)變后產(chǎn)物的分解溫度較轉(zhuǎn)變前提高了11℃。
　　AlH3的胺配合物制

4、備及胺交換反應(yīng)的研究中,以LiH、AlCl3為反應(yīng)物在胺配位劑的作用下使得設(shè)計的反應(yīng)得以實(shí)現(xiàn)。配位劑的選擇是從5種候選配位劑中經(jīng)實(shí)驗(yàn)篩選得出,確定理想的配位劑為N,N-二甲基乙胺(DMEA)。LiH與AlC3在無控制條件下得到的產(chǎn)物為LiAlH4,但在DMEA的作用下得到的為AlH3的DMEA配合物(DMEAA)。通過XRD、FTIR、熱重分析(TG)及核磁共振氫譜(1HNMR)對合成出的DMEAA進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征。由表征結(jié)果探究了DMEA

5、A分解過程的步驟和方式,得出了DMEAA分子中AlH3與DMEA的配位方式為單分子配位以及DMEAA分子中DMEA配體不能通過加熱去除的結(jié)論。胺交換是將DMEAA與三乙胺(TEA)反應(yīng),通過一系列實(shí)驗(yàn)得到了胺交換反應(yīng)的理想條件,使得TEA與DMEAA中的DMEA交換得到AlH3的TEA配合物(TEAA)。TEAA經(jīng)熱處理除去其中的TEA配體,從而得到非溶劑化AlH3。通過XRD、FTIR對胺交換產(chǎn)物進(jìn)行表征,發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物中有一定量的α-Al