一种硼氢化合物铵盐NH4B9H14的合成方法

本发明属于硼氢化合物的合成，具体涉及一种硼氢化合物铵盐nh4b9h14的合成方法。

背景技术：

1、具有多面体结构的阴离子b9h14-由于其广泛的用途引起了科研人员的极大关注。例如，其相应的碱金属盐能够作为固体电解质，并表现出了较好的离子导电性能。因此，该类碱金属盐mb9h14是非常有应用前景的一类硼氢化合物，为解决液体电解质电池安全性能不高的缺点提供了一种可行的方案。再如，其相应的铵盐nh4b9h14是一种非常有应用前景的固体储氢材料，与nh4b3h8类似（ inorg. chem. 2011, 50, 3738–3742）。但是，与mb9h14相比，硼氢化合物铵盐nh4b9h14的合成方法目前报道的较少，且在此前的合成方法中，一般具有以下几方面的缺点：1）多数合成方法涉及到了乙硼烷的使用，而乙硼烷是易燃易爆的有毒性气体，使用过程非常容易出现安全性问题；2）除乙硼烷外，一般还会用到价格昂贵的试剂，例如三五氟苯基硼烷，该类试剂的使用使得合成成本显著增加，不利于大规模合成；3）合成过程需要相对较高的温度（150~220℃），该温度范围明显高于一般化学反应的温度，耗能较大，不符合绿色合成的理念；4）反应本身所需的条件使得反应过程不易控制，造成了生成的产物中混杂着多种其它的硼烷化合物，给后续分离提纯增加了难度，并且造成较低的产率。

2、由于合成方法的限制，硼氢化合物铵盐nh4b9h14的研究没有得到很好的发展。因此，有必要设计一种合成过程可控、操作简单、成本低廉且安全可靠的硼氢化合物铵盐nh4b9h14的合成方法，为其相应的研究奠定基础。需要说明的是，本发明所用到的原料kb9h14基于本课题组之前的专利技术合成所得（zl202210334139.4）。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是提供了一种合成过程可控、操作简单、安全可靠且成本低廉的硼氢化合物铵盐nh4b9h14的合成方法，通过测试其相应的热分解释氢性能，结果表明该硼氢化合物铵盐nh4b9h14具有优异的储氢性能。

2、本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种硼氢化合物铵盐nh4b9h14的合成方法，其特征在于具体过程为：在无水无氧的条件下，以kb9h14和nh4cl为反应原料，以液氨为溶剂，于−70~−40℃搅拌反应制得纯净的目标产物硼氢化合物铵盐nh4b9h14。

3、进一步优选，所述硼氢化合物铵盐nh4b9h14的合成方法，其特征在于具体步骤为：在氮气手套箱中，将kb9h14和nh4cl按照摩尔比为1:1的比例装入schlenk反应瓶中，用塞子密封后将schlenk反应瓶移出手套箱，再以液氨作为溶剂，于−70~−40℃搅拌反应2~10h，再于常温自然挥发液氨得到白色固体，加入无水乙腈萃取，过滤后将滤液浓缩除去溶剂得到白色固体，用正己烷洗涤固体，将固体抽干得到纯度接近 100%的白色固体产物硼氢化合物铵盐nh4b9h14。

4、进一步优选，合成过程中的反应温度为-50℃，反应时间为4h。

5、本发明所述硼氢化合物铵盐nh4b9h14的合成方法中的反应方程式为：

6、kb9h14 + nh4cl = nh4b9h14 +kcl。

7、本发明所述硼氢化合物铵盐nh4b9h14能够用于作为固体储氢材料，该硼氢化合物铵盐nh4b9h14于100~120℃热分解释放氢气，释放氢气量为硼氢化合物铵盐nh4b9h14重量的7%-9%，能够满足储氢材料在温和条件下释放氢气和释氢量的要求。

8、本发明与现有技术相比具有以下优点和有益效果：本发明操作简单，低毒无害，安全可靠，成本低廉，适合规模化生产，为应用研究奠定了基础。随后，我们测试了该nh4b9h14化合物的热分解性能，并通过质谱确认了放出的气体为氢气，表明其可以作为潜在的固体储氢材料。

技术特征：

1.一种硼氢化合物铵盐nh4b9h14的合成方法，其特征在于具体过程为：在无水无氧的条件下，以kb9h14和nh4cl为反应原料，以液氨为溶剂，于−70~−40℃搅拌反应制得纯净的目标产物硼氢化合物铵盐nh4b9h14。

2. 根据权利要求1所述的硼氢化合物铵盐nh4b9h14的合成方法，其特征在于具体步骤为：在氮气手套箱中，将kb9h14和nh4cl按照摩尔比为1:1的比例装入schlenk反应瓶中，用塞子密封后将schlenk反应瓶移出手套箱，再通入液氨作为溶剂，于−70~−40℃搅拌反应2~10h，再于常温自然挥发液氨得到白色固体，加入无水乙腈萃取，过滤后将滤液浓缩除去溶剂得到白色固体，用正己烷洗涤固体，将固体抽干得到纯度接近 100%的白色固体产物硼氢化合物铵盐nh4b9h14。

3.根据权利要求1或2所述的硼氢化合物铵盐nh4b9h14的合成方法，其特征在于：合成过程中的反应温度为−50℃，反应时间为4h。

4. 根据权利要求1或2所述的硼氢化合物铵盐nh4b9h14的合成方法，其特征在于合成过程中的反应方程式为：kb9h14 + nh4cl = nh4b9h14 +kcl。

5.根据权利要求1或2所述的硼氢化合物铵盐nh4b9h14的合成方法，其特征在于：所述硼氢化合物铵盐nh4b9h14能够用于作为固体储氢材料，该硼氢化合物铵盐nh4b9h14于100~120℃热分解释放氢气，释放氢气量为硼氢化合物铵盐nh4b9h14重量的7%-9%，能够满足储氢材料在温和条件下释放氢气和释氢量的要求。

技术总结
本发明公开了一种硼氢化合物铵盐NH<subgt;4</subgt;B<subgt;9</subgt;H<subgt;14</subgt;的合成方法，具体过程为：在无水无氧的条件下，以KB<subgt;9</subgt;H<subgt;14</subgt;和NH<subgt;4</subgt;Cl为反应原料，以液氨为溶剂，于−70~−40℃搅拌反应制得纯净的目标产物硼氢化合物铵盐NH<subgt;4</subgt;B<subgt;9</subgt;H<subgt;14</subgt;。通过测试该硼氢化合物铵盐NH<subgt;4</subgt;B<subgt;9</subgt;H<subgt;14</subgt;的热分解性能，其能够热分解释放氢气，表明该硼氢化合物铵盐NH<subgt;4</subgt;B<subgt;9</subgt;H<subgt;14</subgt;能够作为潜在的固体储氢材料。本发明操作简单，低毒无害，安全可靠，成本低廉，适合规模化生产。

技术研发人员：陈西孟,迟景献,王红菊
受保护的技术使用者：河南师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15