專利名稱：一種高效低溫儲氨材料的制備方法
技術領域：
本發明屬于化合物制備及氣體存儲技術領域，具體涉及一種高效低溫儲氨材料的
制備方法。
背景技術：
氨氣作為一種重要的化學原料，在現代工業，農業，環境保護，科研等許多方面有著廣泛的應用。如汽車，鍋爐和加熱爐的廢氣中的NO,帶來了嚴重的光污染與毒性，嚴重地影響了人類的生產生活，應用氨選擇性催化還原(Selective Catalytic Reduction, SCR)NOx可有效降低其廢棄污染，該技術已在歐、美、日等發達國家燃煤電廠中商業應用。[1]其催化反應原理主要包括[2一6]4NH3+4N0+02 — 4N2+6H20 ;4NH3+6N0 — 5N2+6H20 ;
8NH3+6N02 — 7N2+12H20 ;4NH3+2N02+2N0 — 4N2+6H20 從上述原理不難看出，最佳催化轉化率的達到必須準確的控制NH3的注入量，保證上述化學方應以化學計量比進行，避免NH3過量與不足的情況。 在氨的使用中，氨的存儲是一個重要環節，常用的氨存儲方法有鋼瓶存儲，溶于水，或固體吸附。對于氣態氨或氨水，由于氨有較強的腐蝕性，運輸高壓氨氣非常危險，容器可能爆裂導致有毒的氨排放，限制了其應用。近來研究人員提出利用金屬鹽作為存儲與輸送氨的固體材料。由于堿土金屬離子鹽類可以很好的吸放氨氣，所以，其氨絡合物提供了一種安全，輕質，便宜而且致密的存儲形式。但其明顯的不足是系統操作溫度較高(例如釋放MgCl2(NH3)6中全部氨要高于450°C )，氨氣釋放溫度跨度較大(IO(TC -600°C )，在一定程度上限制了其應用。[7'8] 采用本發明的氨基硼烷的氨絡合物可以克服上述部分缺點。實驗證實，氨基硼烷在l(TC以下，可以完全可逆的儲存大于60wt. %的氨氣。實驗觀察到氨基硼烷完全吸氨后變液態。與已有的儲氨材料相比，本發明氨氣釋放溫度適中，氨壓較低；儲氨量大，輕便實用。
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發明內容
本發明的目的是提供一種高效低溫儲氨材料的制備方法。
本發明提出的高效低溫儲氨材料，其結構式為NH3BH3(NH》n，其中n為1_3。
本發明提出的高效低溫儲氨材料的制備方法，具體步驟如下將氨基硼烷置于密閉容器中，抽真空，在o-4t:溫度下，與氨接觸，在0-4t:溫度下保持30-60分鐘，制備得到所需產物；根據氨壓的不同可以調節產物的含氨量，(TC時含氨量與氨壓的關系為n =0. 1X3_0. 7X2+2. 1X-0. 2.，其中X為氨壓，單位為bar， n為每摩爾氨基硼烷吸氨個數。
本發明中，所述氨源為氨氣或液氨。樣品制備過程中應根據目標吸氨數選定制備時氨氣壓力(或分壓)。 本發明中，應用氨基硼烷進行氨氣存儲，使用溫度應不高于8(TC，最大儲氨量62. 4wt. %，室溫供氣壓力2. Obar左右。 本發明的有益效果在于氨基硼烷儲氨量大(氨基硼烷最高儲氨量可達76. 7wt. % )，室溫供氨壓力適中，吸放氨完全可逆。
圖1為1. 2bar氨壓下氨基圖2為1. 4bar氨壓下氨基圖3為1. 6bar氨壓下氨基圖4為1. 8bar氨壓下氨基
烷的吸氨及釋放氨TPD曲線。烷的吸氨及釋放氨TPD曲線。烷的吸氨及釋放氨TPD曲線。烷的吸氨及釋放氨TPD曲線。圖5為2. 5bar氨壓下，(TC氨基硼烷吸氨TPD曲線。圖6為氨基硼烷原料與在3bar氨壓下吸氨后放氨所得氨基f圖7為氨基硼烷的不同氨壓下的不同吸氨量。
3烷的XRD對比圖。
具體實施例方式
下面通過實施例進一步說明本發明。 實施例1 :NH3BH3 (NH3) L 3制備與氨釋放實例 取氨基硼烷(>97%)0. 150g置于密閉的不銹鋼容器中，將不銹鋼容器抽真空，置于冰水混合物中(0°C _4°C )，快速沖入1. 2bar氨氣，靜止40分鐘，制得NH3BH3 (NH3) L 3。在1.2bar氨氣以rC/min加熱冰水混合物，釋放氨氣。測試結果如圖1所示。從圖中可以看到，氨基硼烷在前15分鐘吸氨速度較快，經過大約40分鐘，基本不再吸氨，計算結果每摩爾氨基硼烷吸取1. 3個氨。其放氨曲線表明，前步氨基硼烷吸取的氨基本全部放出。
實施例2 :NH3BH3 (NH3) 3制備 取氨基硼烷(>97%)0. 150g置于密閉的不銹鋼容器中，將不銹鋼容器抽真空，置于冰水混合物中(0°C _4°C )，快速沖入2. 5bar氨氣，靜止40分鐘以上，即得NH3BH3 (NH3) 3。測試結果對應圖5。從圖中可以看到，相對于1. 2bar氨壓下的氨基硼烷吸氨，2. 5bar氨壓下的吸氨速度明顯加快。圖6是在吸放氨前后的XRD比較，可以看到氨基硼烷氨化物脫氨后可以完全轉化為氨基硼烷，證明該體系的可逆吸放氨特性。
權利要求
一種高效低溫儲氨材料的制備方法，其特征在于具體步驟如下將氨基硼烷置于密閉容器中，抽真空，在0-4℃溫度下，與氨接觸，在0-4℃溫度下保持30-60分鐘，制備得到所需產物；根據氨壓的不同調節產物的含氨量，0℃時含氨量與氨壓的關系為n＝0.1X3-0.7X2+2.1X-0.2.，其中X為氨壓，單位為bar，n為每摩爾氨基硼烷吸氨個數。
2. 根據權利要求1所述的高效低溫儲氨材料的制備方法，其特征在于所述氨源為氨氣或液氨。
3. —種如權利要求l所述制備方法得到的儲氨材料，其特征在于其結構式為NH3BH3(NH3)n，其中n為1-3。
全文摘要
本發明屬于化合物制備及氣體存儲技術領域，具體涉及一種高效低溫儲氨材料的制備方法。將氨基硼烷置于密閉容器中，抽真空，在0-4℃溫度下，與氨接觸，在0-4℃溫度下保持30-60分鐘，制備得到所需產物；根據氨壓的不同調節產物的含氨量，0℃時含氨量與氨壓的關系為n＝0.1X3-0.7X2+2.1X-0.2.，其中X為氨壓，單位為bar，n為每摩爾氨基硼烷吸氨個數。制備得到氨基硼烷氨絡合物NH3BH3(NH3)n(n＝1-3)；氨基硼烷吸放氨完全可逆，用其存儲氨氣，最大儲氨量可達62.4wt.％，室溫供氣壓力2.0bar左右。本發明氨基硼烷儲氨量大(氨基硼烷最高儲氨量可達76.7wt.％)，室溫供氨壓力適中，吸放氨完全可逆。
文檔編號C01C1/00GK101696020SQ200910197860
公開日2010年4月21日 申請日期2009年10月29日 優先權日2009年10月29日
發明者余學斌, 孫煒偉, 郭艷輝, 高粱 申請人:復旦大學;