本发明涉及一种高纯α-三氢化铝的制备方法，具体属于精细化学品技术领域。
背景技术：
α-三氢化铝(alh3)是由两种具有强还原性的铝元素和氢元素组合形成的化合物。alh3具有含氢质量分数为10.08％，体积储氢密度为148gh2/l，密度1.3～1.6g/cm3，放氢环保洁净等理化性质，是储氢材料、推进剂、燃料电池等研究方向的热点之一。当前，国内外在含能材料、燃料电池等方面已见相关报道。
alh3晶体结构类型中，α-alh3是显现出最稳定晶相特征，β和γ相是次稳定相，在一定条件下能够转为α相。而热稳定性差的α′、δ、ε和ξ晶相不能转为α相。通常，在α晶相中存在少量的非α晶相都使其热稳定性显著降低，导致其易燃现象。因此，热力学性质稳定的α-alh3是唯一在固体推进剂及燃料电池中有应用价值的晶型。α-alh3的制备方法主要以乙醚合成为主，其它方法(直接反应法、络合加压法等)对温度、压力要求苛刻等问题对批量生产获得高纯α-alh3尚存困难。然而采用乙醚合成，常有其它晶型的alh3伴生，影响产品的纯度及稳定性，不易储藏及实际应用。针对该问题，杨玉林等人在专利201510158646.7中提出使用二异丁基氢化铝作转晶助剂控制制备α-alh3，可以得到α-alh3，但该法使用的二异丁基氧化铝价格偏高，加大了生产成本；此外，该法合成操作需要需要乙醚洗涤、稀盐酸洗涤、去离子水洗涤、真空干燥等操作，很难进行大批量的产业化生产，同时该法仅提供了α-alh3的合成方法，却没有改善其产率偏低及晶型纯度不高等现存问题。如此众多的α-alh3制备方法，大多数都集中于离子交换法或电子转移法，也有直接氢化法，这些方法中一是将中间体制成醚合物或其它过度态化合物，再经洗脱等手段而制得产物。因此，研究一种操作简单，反应条件易于控制，能够得到高产率及高纯度α-三氢化铝的制备方法，显得尤为必要。
技术实现要素：
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高纯α-三氢化铝的制备方法，步骤简单易操作，反应条件温和易控制，所得产品纯度高。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种高纯α-三氢化铝的制备方法，包括以下步骤：
(1)按量取lialh4与alcl3，加入无水二甲醚，配制三氢化铝与无水二甲醚缔合物，搅拌、待完全溶解后，静置8～24h后，过滤，滤液置于冰盐浴条件下备用；
(2)按量取催化剂，随后缓慢加入无水二甲醚和无水正庚烷，40～60℃下回流20～50min，得混合液；
(3)取步骤(1)中滤液滴加加入步骤(2)混合液中，边搅拌边进行蒸馏操作，待步骤(1)中滤液滴加完毕后，继续搅拌，升温，当混合反应溶液温度达到70℃～100℃后，恒温加热5～20min，随后冷却至室温，过滤，，将滤渣真空干燥，即得目标产品高纯α-三氢化铝。
前述高纯α-三氢化铝的制备方法，步骤(1)中，lialh4以及alcl3的总质量和无水二甲醚的质量体积比为：5～20g︰450～600ml，lialh4与alcl3的质量比为0.8～1.2︰0.6～1.2。
前述高纯α-三氢化铝的制备方法，步骤(2)中，催化剂为libh4和lialh4或libh4，催化剂与无水二甲醚的质量体积比为：0.8～1.5g︰180～300ml。
前述高纯α-三氢化铝的制备方法，步骤(2)中，按照体积比，无水正庚烷︰无水二甲醚＝0.8～2︰1～3。
前述高纯α-三氢化铝的制备方法中，步骤(1)～(3)中的操作过程均在无氧无水条件下进行，操作前通入惰性气体。
前述高纯α-三氢化铝的制备方法中，将滤渣真空干燥是指用无水正庚烷反复冲洗3～5次，滤渣在真空度为280～495mmhg和40～70℃条件下干燥3～5h。
为了确保本发明技术方案的科学、合理、有效，发明人进行了一系列验证试验。结果如下所示。本发明中步骤(2)中，催化剂与无水二甲醚的质量体积比为：0.8～1.5g︰180～300ml；步骤(2)中按照体积比，无水正庚烷︰无水二甲醚＝0.8～2︰1～3，以上比值范围是发明人经过一系列实验最终选择确定。当取值超出以上范围时，所得最终产品为白色，活性极高，暴露在空气中易燃，且成分为伴生其他晶型的氢化铝。采用本发明方法，所得产物产率可达93％以上，纯度可达99.8％以上，无伴生晶相生成。
图1是采用本发明方法所得最终产品的xrd图。由图中可知，所得产物纯度高。纯度可达99％以上。
本发明的有益之处在于：本发明提供的一种高纯α-三氢化铝的制备方法，在常压条件下进行，步骤简单易操作，反应条件温和易控制，克服乙醚沸点低及芳烃溶剂毒性等缺点。装置简单，适合产业化生产放大装置设计；能够满足现有生产设备的需求。采用本发明方法制备得到的α-三氢化铝纯度高，产率达到93％以上，纯度可达99.8％以上，无伴生晶相产生，置于水中无明显气泡，产物稳定性好，利于储存，便于在火箭推进剂及燃料电池等方面应用。
附图说明
图1是本发明产物α-三氢化铝的xrd图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步的介绍。
本发明中所用试剂均为市售产品。
实施例1
一种高纯α-三氢化铝的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照lialh4与alcl3的质量比为0.8︰0.6，称取lialh4与alcl3共5g置于四口烧瓶中，加入450ml无水二甲醚，配制三氢化铝与无水二甲醚缔合物，搅拌、待完全溶解后，静置8h，过滤，滤液置于冰盐浴条件下备用。
(2)取0.8g催化剂libh4，置于单口圆底烧瓶中，缓慢加入无水二甲醚和无水正庚烷，其中，无水二甲醚的加入量为180ml；按照体积比，无水正庚烷︰无水二甲醚＝0.8︰1，随后在40℃下回流50min，得混合液。
(3)取步骤(1)中全部滤液滴加加入步骤(2)全部混合液中，边搅拌边滴加边进行蒸馏操作，滴加的同时迅速蒸出反应器中的二甲醚，待步骤(1)中滤液全部滴加完毕后，继续搅拌，升温，当混合反应溶液温度达到70℃后，恒温加热20min，随后冷却至室温，过滤，用无水正庚烷反复冲洗3次，滤渣在真空度为280mmhg和40℃条件下干燥5h，即得目标产品高纯α-三氢化铝。步骤(1)～(3)中的操作过程均在无氧无水条件下进行，操作前通入惰性气体。产物是粒径为0.2～0.8mm的浅灰色微粒，产率为93.35％，纯度为99.8％。
实施例2
一种高纯α-三氢化铝的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照lialh4与alcl3的质量比为1.2︰1.2，称取lialh4与alcl3共20g置于四口烧瓶中，加入600ml无水二甲醚，配制三氢化铝与无水二甲醚缔合物，搅拌、待完全溶解后，静置24h，过滤，滤液置于冰盐浴条件下备用。
(2)取1.5g催化剂libh4和lialh4，置于单口圆底烧瓶中，缓慢加入无水二甲醚和无水正庚烷，其中，无水二甲醚的加入量为300ml；按照体积比，无水正庚烷︰无水二甲醚＝2︰3，随后在60℃下回流20min，得混合液。
(3)取步骤(1)中全部滤液滴加加入步骤(2)全部混合液中，边搅拌边滴加边进行蒸馏操作，滴加的同时迅速蒸出反应器中的二甲醚，待步骤(1)中滤液全部滴加完毕后，继续搅拌，升温，当混合反应溶液温度达到100℃后，恒温加热5min，随后冷却至室温，过滤，用无水正庚烷反复冲洗5次，滤渣在真空度为495mmhg和70℃条件下干燥3h，即得目标产品高纯α-三氢化铝。步骤(1)～(3)中的操作过程均在无氧无水条件下进行，操作前通入惰性气体。产物是粒径为0.2～0.8mm的浅灰色微粒，产率为93.1％，纯度为99.9％。
实施例3
一种高纯α-三氢化铝的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照lialh4与alcl3的质量比为1︰0.9，称取lialh4与alcl3共10g置于四口烧瓶中，加入525ml无水二甲醚，配制三氢化铝与无水二甲醚缔合物，搅拌、待完全溶解后，静置16h，过滤，滤液置于冰盐浴条件下备用。
(2)取1.2g催化剂libh4，置于单口圆底烧瓶中，缓慢加入无水二甲醚和无水正庚烷，其中，无水二甲醚的加入量为240ml；按照体积比，无水正庚烷︰无水二甲醚＝1.4︰2，随后在50℃下回流35min，得混合液。
(3)取步骤(1)中全部滤液滴加加入步骤(2)全部混合液中，边搅拌边滴加边进行蒸馏操作，滴加速度控制在30ml/min，滴加的同时迅速蒸出反应器中的二甲醚，待步骤(1)中滤液全部滴加完毕后，继续搅拌，升温，当混合反应溶液温度达到85℃后，恒温加热10min，随后冷却至室温，过滤，用无水正庚烷反复冲洗4次，滤渣在真空度为400mmhg和55℃条件下干燥4h，即得目标产品高纯α-三氢化铝。步骤(1)～(3)中的操作过程均在无氧无水条件下进行，操作前通入惰性气体。产物是粒径为0.2～0.8mm的浅灰色微粒，产率为94.25％，纯度为99.9％。
实施例4
一种高纯α-三氢化铝的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照lialh4与alcl3的质量比为0.9︰1.1，称取lialh4与alcl3共15g置于四口烧瓶中，加入550ml无水二甲醚，配制三氢化铝与无水二甲醚缔合物，搅拌、待完全溶解后，静置20h，过滤，滤液置于冰盐浴条件下备用。
(2)取0.9g催化剂libh4和lialh4，置于单口圆底烧瓶中，缓慢加入无水二甲醚和无水正庚烷，其中，无水二甲醚的加入量为200ml；按照体积比，无水正庚烷︰无水二甲醚＝1︰2.5，随后在45℃下回流40min，得混合液。
(3)取步骤(1)中全部滤液滴加加入步骤(2)全部混合液中，边搅拌边滴加边进行蒸馏操作，滴加速度控制在30ml/min，滴加的同时迅速蒸出反应器中的二甲醚，待步骤(1)中滤液全部滴加完毕后，继续搅拌，升温，当混合反应溶液温度达到90℃后，恒温加热15min，随后冷却至室温，过滤，用无水正庚烷反复冲洗3次，滤渣在真空度为350mmhg和50℃条件下干燥4.5h，即得目标产品高纯α-三氢化铝。步骤(1)～(3)中的操作过程均在无氧无水条件下进行，操作前通入惰性气体。产物是粒径为0.2～0.8mm的浅灰色微粒，产率为93.46％，纯度为99.9％。
实施例5
一种高纯α-三氢化铝的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照lialh4与alcl3的质量比为1.1︰0.8，称取lialh4与alcl3共12g置于四口烧瓶中，加入480ml无水二甲醚，配制三氢化铝与无水二甲醚缔合物，搅拌、待完全溶解后，静置12h，过滤，滤液置于冰盐浴条件下备用。
(2)取1g催化剂libh4，置于单口圆底烧瓶中，缓慢加入无水二甲醚和无水正庚烷，其中，无水二甲醚的加入量为220ml；按照体积比，无水正庚烷︰无水二甲醚＝1.8︰1.5，随后在55℃下回流25min，得混合液。
(3)取步骤(1)中全部滤液滴加加入步骤(2)全部混合液中，边搅拌边滴加边进行蒸馏操作，滴加速度控制在30ml/min，滴加的同时迅速蒸出反应器中的二甲醚，待步骤(1)中滤液全部滴加完毕后，继续搅拌，升温，当混合反应溶液温度达到80℃后，恒温加热8min，随后冷却至室温，过滤，用无水正庚烷反复冲洗5次，滤渣在真空度为382mmhg和50℃条件下干燥3h，即得目标产品高纯α-三氢化铝。步骤(1)～(3)中的操作过程均在无氧无水条件下进行，操作前通入惰性气体。产物是粒径为0.2～0.8mm的浅灰色微粒，产率为93.72％，纯度为99.8％。