专利名称：：一种氢化铝钠制备方法
技术领域：
：本发明涉及一种氢化铝钠的制备方法，属于无机合成化学领域。
背景技术：
：氪化铝钠的化学式为NaAlH4,是一种还原性很强的络合氬化物，其还原性与氢化铝锂相近。南开大学的申絆文、车云霞在中国ZL89108190中详述了一种氢化铝钠的合成方法，其反应可以分为两步进行第一步是金属钠的氢化反应，反应方程式如下所示2Na(s)+H2(g)-^2NaH(s),反应式中，s代表固体，g代表气体，第一步反应的反应条件是常温常压，所使用的催化剂为萘和四氯化钛，在四氢呋喃中进行反应；第二步是氢化钠和三氯化铝的反应，反应方程式如下所示4NaH+A1C13-^NaAlH4+3NaCl第二步反应的反应条件是常温，在四氢呋喃中进行反应，在第一步和第二步之间还需要一些处理步骤。上述制备氢化铝钠的方法适合在实验室中合成氢化铝钠，而且需要分步进行，步骤繁瑣，不适合在工厂进行大批量生产。
发明内容本发明所要解决的技术问题在于提供一种氢化铝钠的制备方法，该制备方法可以一步完成，适合在工厂进行大批量生产。为了解决以上的技术问题，本发明采用以下的技术方案一种氪化铝钠的制备方法，将液态钠、固态铝和氢气在加热条件下反应制备氢化铝钠。液态钠、固态铝和氢气的反应方程式可以表示如下Na(1)+Al(s)+2H2(g)=NaAlH4(s)。其中，l代表液体。液态钠、固态钠和氢气在加热条件下可以制得氢化铝钠，加热的温度以能够使得反应能够进行为准，一般可以加热到IOO度以上。优选地，反应的压力为1379kPa以上；更优选地，反应的压力为1379KPa(千帕)206847KPa;最优选，反应的压力为6895KPa~17237kPa。由于三种反应物质中只有氢气是气体，所以这个反应的压力可以理解为氢气的压力，但是不排除氢气和一些惰性气体的共同使用，例如氮气。应该指出的是，最好单纯采用氬气参与反应和提供反应压力，因为氢气的环境可以使得反应更快地进行，可以提高反应速率，缩短反应时间，这在工业生产中则尤为重要。优选地，反应的温度为IO(TC以上；更优选地，反应的温度为IO(TC~200。C;最优选地，反应的温度为110~190°C。优选地，反应过程中使用三乙基铝和钛作为催化剂。催化剂的使用可以加快反应速率，缩短反应时间。优选地，反应时间在0.5h以上；更优选地，反应时间为1.0h8.0h。优选地，固态铝的物质的量大于化学计量所需要的物质的量。在液态钠、固态铝和氢气在加热条件下反应制备氢化铝钠的过程中，发生的反应方程式为Na(1)+Al(s)+2H2(g)=NaAlH4(s)。除此之外，在制备过程中有一种重要的副产物生成，就是六氢化钠铝，化学式为Na3AlH"氢化铝钠和六氢化钠铝与其他反应物建立了可逆平纟軒反应，化学反应方程式为Na3AlH6+2A1+3H2，3NaAlH4,NaAlH4+2Na+H2，*"Na3A1H6。所以，在反应物中的铝的量优选大于化学计量所需要的物质的量，也就是加入过量的铝促使从六氢化钠铝向氢化铝钠的转化，特别是在反应结束前的一段时间内。加入过量的铝可以提高钠的利用率。在反应过程中，可以使用曱苯作为反应稀释剂，这是因为反应生成的固态的氢化铝钠不溶于曱苯，反应结束后可以通过沉淀回收曱苯中的催化剂。使得曱苯中的催化剂可以循环使用。本发明还提供一种利用上述的制备方法所制得的氢化铝钠。相对于现有技术，本发明所提供的制备氢化铝钠的方法，一步反应即可以完成氢化铝钠的制备，反应步骤少。本发明所提供的技术方案，特别适用于工业化生产氢化铝钠。具体实施例方式为能进一步理解本发明，下面结合实施例对上述的技术方案做进一步的阐述和说明。实施例1首先用氮气净化反应系统，在装有搅拌器、冷却盘管的60升高压釜中加入40公斤曱苯、13公斤铝粉、13公斤铝粉中含钛1000卯m(百万分之一)、0.5公斤TEA(三乙基铝)。搅拌加热到110度(°C),加入10公斤熔融钠，继续加热到130度，通入氢气使反应器加压到15168KPa，反应持续2.5小时，在反应过程中控制反应温度在135度，压力在15168KPa。排气冷却至室温。沉降、排出上层曱苯清液，再用曱苯清洗、沉降排出上层曱苯清液，干燥得到氢化铝钠固体。氢化铝钠基于钠的转化率为98%。实施例2首先用氮气净化反应系统，在装有搅拌器、冷却盘管的60升高压釜中加入40公斤曱苯、13公斤铝粉、13公斤铝粉中含钬1000ppm、0.5公斤TEA。搅拌加热到110度，加入10公斤熔融钠，继续加热到130度，通入氢气使反应器加压到15168KPa,反应持续2.8小时，在反应过程中控制反应温度在130度，压力在15168KPa。排气冷却至室温。沉降、排出上层曱苯清液，再用甲苯清洗、沉降排出上层曱苯清液，干燥得到氢化铝钠固体。氢化铝钠基于钠的转化率为96°/。。实施例3首先用氮气净化反应系统，在装有搅拌器、冷却盘管的60升高压釜中加入40公斤甲苯、13公斤铝粉、13公斤铝粉中含钬1000卯m、0.5公斤TEA。搅拌加热到110度，加入10公斤熔融钠，继续加热到130度，通入氪气使反应器加压到15168KPa，反应持续2.2小时，在反应过程中控制反应温度在145度，压力在15168KPa。排气冷却至室温。沉降、排出上层曱苯清液，再用曱苯清洗、沉降排出上层甲苯清液，干燥得到氢化铝钠固体。氢化铝钠基于钠的转化率为94%。实施例4首先用氮气净化反应系统，在装有搅拌器、冷却盘管的60升高压釜中加入40公斤甲苯、13公斤铝并分、13公斤铝#分中含钬1000卯m、0.5/>斤TEA。搅拌加热到IIQ度，加入1Q公斤熔融钠，继续加热到130度，通入氢气使反应器加压到11721KPa,反应持续3.2小时，在反应过程中控制反应温度在130度，压力在11721KPa。排气冷却至室温。沉降、排出上层甲苯清液，再用曱苯清洗、沉降排出上层甲苯清液，干燥得到氢化铝钠固体。氢化铝钠基于钠的转化率为85%。实施例5首先用氮气净化反应系统，在装有搅拌器、冷却盘管的60升高压釜中加入40公斤曱苯、13公斤铝粉、13公斤铝粉中含钛1000ppm、0.7公斤TEA。搅拌加热到110度，加入10公斤熔融钠，继续加热到130度，通入氢气使反应器加压到15168KPa,反应持续2.1小时，在反应过程中控制反应温度在130度，压力在15168KPa。排气冷却至室温。沉降、排出上层曱苯清液，再用曱苯清洗、沉降排出上层曱苯清液，干燥得到氢化铝钠固体。氢化铝钠基于钠的转化率为97%。实施例6首先用氮气净化反应系统，在装有搅拌器、冷却盘管的60升高压釜中加入40公斤曱苯、13公斤铝粉含钛1000ppm、0.5公斤TEA。搅拌加热到110度，加入10公斤熔融钠，继续加热到130度，通入氢气使反应器加压到17237KPa，反应持续1.5小时，在反应过程中控制反应温度在170度，压力在17237KPa。排气冷却至室温。沉降、排出上层甲苯清液，再用甲苯清洗、沉降排出上层曱苯清液，干燥得到氢化铝钠固体。氢化铝钠基于钠的转化率为84%。实施例7首先用氮气净化反应系统，在装有搅拌器、冷却盘管的60升高压釜中加入40公斤甲苯、13公斤铝粉。搅拌加热到110度，加入10公斤熔融钠，继续加热到130度，通入氢气使反应器加压到17237KPa，反应持续72小时，在反应过程中控制反应温度在170度，压力在17237KPa。排气冷却至室温。沉降、排出上层甲苯清液，再用曱苯清洗、沉降排出上层甲苯清液，干燥得到氢化铝钠固体。氢化铝钠基于钠的转化率为10°/。以上。实施例8首先用氮气净化反应系统，在装有搅拌器、冷却盘管的60升高压釜中加入40/〉斤曱苯、12/^斤铝粉含钬1000ppm、0.5公斤TEA。搅拌加热到110度，加入10公斤熔融钠，继续加热到130度，通入氢气使反应器加压到15168KPa,反应持续2.7小时，在反应过程中控制反应温度在130度，压力在15168KPa。排气冷却至室温。沉降，排出上层曱苯清液，再用曱苯清洗、沉降排出上层曱笨清液，干燥得到氢化铝钠固体。氢化铝钠基于钠的转化率为93%。实施例9首先用氮气净化反应系统，在装有搅拌器、冷却盘管的60升高压釜中加入40/>斤曱苯、14/>斤铝4分含钬1000卯m、0.5公斤TEA。搅拌加热到110度，加入10公斤熔融钠，继续加热到130度，通入氢气使反应器加压到15168KPa,反应持续2.7小时，在反应过程中控制反应温度在130度，压力在15168KPa。排气冷却至室温。沉降，排出上层曱苯清液，再用曱苯清洗、沉降排出上层曱苯清液，干燥得到氢化铝钠固体。氢化铝钠基于钠的转化率为96.6%。实施例10首先用氮气净化反应系统，在装有搅拌器、冷却盘管的60升高压釜中加入40公斤曱苯、12.5公斤铝粉含钛1000ppm、0.5公斤TEA。搅拌加热到110度，加入10公斤熔融钠，继续加热到130度，通入氢气使反应器加压到15168KPa，反应持续2.7小时，在反应过程中控制反应温度在130度，压力在15168KPa。排气冷却至室温。沉降，排出上层甲苯清液，再用甲苯清洗、沉降排出上层曱苯清液，干燥得到氢化铝钠固体。氢化铝钠基于钠的转化率为95.7%。实施例11首先用氮气净化反应系统，在装有搅拌器、冷却盘管的60升高压釜中加入45公斤曱苯、13公斤铝粉含钛1000卯m、0.5公斤TEA。搅拌加热到120度，加入10公斤熔融钠，继续加热到130度，通入氬气使反应器加压到15168KPa,反应持续2.6小时，在反应过程中控制反应温度在145度，压力在15168KPa。排气冷却至室温。沉降，排出上层曱苯清液，再用曱苯清洗、沉降排出上层甲苯清液，干燥得到氢化铝钠固体。氢化铝钠基于钠的转化率为93.7%。实施例12首先用氮气净化反应系统，在装有搅拌器、冷却盘管的60升高压釜中加入45公斤曱苯、11.8公斤铝粉含钛1000卯m、0.5公斤TEA。搅拌加热到110度，加入10^^斤熔融钠，继续加热到130度，通入氪气使反应器加压到15168KPa，反应持续3.l小时，在反应过程中控制反应温度在130度，压力在15168KPa。排气冷却至室温。沉降，排出上层曱苯清液，再用甲苯清洗、沉降排出上层曱苯清液，干燥得到氢化铝钠固体。氲化铝钠基于钠的转化率为80%。实施例13首先用氮气净化反应系统，在装有搅拌器、冷却盘管的60升高压釜中加入45公斤曱苯、12.5公斤铝粉含钬1000ppm、0.5公斤TEA。搅拌加热到110度，加入10公斤熔融钠，继续加热到130度，通入氢气使反应器加压到11721KPa,反应持续2.8小时，在反应过程中控制反应温度在160度，压力在11721KPa。排气冷却至室温。沉降，排出上层曱苯清液，再用曱苯清洗、沉降排出上层曱苯清液，干燥得到氢化铝钠固体。氢化铝钠基于钠的转化率为83%。实施例14对实施例1~13制备的氢化铝钠进行测试，得到的物化性质如表1所示。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>从表l可以看出，这些性能与氢化铝钠的物理化学性质吻合，并且结合生产条件，完全有理由认为已经生产出了氢化铝钠。相对于现有技术，本发明所提供的制备氢化铝钠的方法，一步反应即可以完成氩化铝钠的制备，反应步骤少。本发明所提供的技术方案，特别适用于工业化生产氢化铝钠。以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍。本说明书中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想在具体实施方式及应用范围上可能在实施过程中会有改变之处。因此，本说明书记载的内容不应理解为对本发明的限制。权利要求1、一种氢化铝钠的制备方法，其特征在于，将液态钠、固态铝和氢气在加热条件下反应制备氢化铝钠。2、才艮据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，反应的压力为1379KPa以上。3、根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，反应的压力为1379KPa~206847KPa。4、根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，反应的压力为6895KPa~17237kPa。5、根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，反应的温度为IO(TC以上。6、根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，反应的温度为IO(TC~200°C。7、根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，反应的温度为ll(TC~190°C。8、根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，反应过程中使用三乙基铝和钬作为催化剂。9、根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，反应时间在0.5h以上。10、根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，反应时间为1.Oh8.0h。11、根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，固态铝的物质的量大于化学计量所需要的物质的量。全文摘要本发明公开一种氢化铝钠的制备方法，将液态钠、固态铝和氢气在加热条件下反应制备氢化铝钠。本发明还提供一种利用此种方法所制得的氢化铝钠。本发明属于无机合成领域。相对于现有技术，本发明所提供的制备氢化铝钠的方法，一步反应即可以完成氢化铝钠的制备，反应步骤少。本发明所提供的技术方案，特别适用于工业化生产氢化铝钠。文档编号C01B6/06GK101531338SQ20091012715公开日2009年9月16日申请日期2009年3月13日优先权日2009年3月13日发明者张月和,李青娟,伟王,蔡春立,明薛申请人:六九硅业有限公司