關(guān)智航,張 思,陳克海,田志雄,朱朝陽,2,邱賢平,2*,肖金武,2

(1.湖北航天化學(xué)技術(shù)研究所,襄陽 441003;2.航天化學(xué)動力技術(shù)重點(diǎn)實驗室,襄陽 441003)

0 引言

固體火箭發(fā)動機(jī)作為各種先進(jìn)戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈的動力源,是發(fā)揮武器裝備作戰(zhàn)效能的前提和基礎(chǔ),對提升導(dǎo)彈的動力和小型化能力具有決定作用。多個國家的相關(guān)研究人員一直致力于研究新型的高能燃料來提高固體推進(jìn)劑的能量性能,以進(jìn)一步推動導(dǎo)彈武器的升級換代[1]。三氫化鋁(Alane,AlH3)是一種無機(jī)化合物,為白色粉末狀固體,其相對分子質(zhì)量為30.01,密度為1.48 g/cm3,久置后由于輕微分解會變?yōu)榛野咨勰2-4]。室溫下AlH3為亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)晶體,氫體積儲存容量是液氫的2倍,理論儲氫量超過10%,是一種氫含量較高的金屬氫化物[5]。因為AlH3具備較強(qiáng)的儲氫能力和相對較快的釋氫速率,在含能材料和儲氫材料方面展現(xiàn)出較好的應(yīng)用前景[6-9]。同時AlH3具有氫含量高、燃燒產(chǎn)物相對分子質(zhì)量小等特點(diǎn),在含能材料領(lǐng)域被認(rèn)為是新一代固體推進(jìn)劑理想的高能燃料[10-12]。因此,AlH3的制備方法研究成為目前新型含能材料研究的一個重點(diǎn)[13-15]。

AlH3有很多種制備方法,主要有濕法化學(xué)法[16-19]、固相化學(xué)法[20-23]和電化學(xué)法[24-27](表1)。濕法化學(xué)法是AlH3制備過程中比較常見的一種方法,目前國內(nèi)外關(guān)于AlH3合成方法的報道基本都是以濕法化學(xué)法為主,濕法化學(xué)法大多都涉及到AlCl3和LiAlH4的使用,需要在乙醚溶劑中反應(yīng)生成中間體AlH3·n[(C2H5)2O],這種中間體在空氣中十分不穩(wěn)定且易燃,再通過液相或固相脫醚轉(zhuǎn)晶的方法獲得純α、β、γ晶型的AlH3。濕法化學(xué)法的重復(fù)性相對較差,溫度、濃度、結(jié)晶時間等條件對產(chǎn)物的純度、形貌具有決定作用,輕微的條件變化都將使產(chǎn)物偏離目標(biāo)晶型。濕法化學(xué)法使用的原材料及制備的中間體在空氣中不穩(wěn)定,實驗需要在無水無氧的條件下進(jìn)行,同時制備過程中需要使用大量有機(jī)溶劑,導(dǎo)致濕法化學(xué)法成本相對較高,環(huán)保風(fēng)險較大。在濕法化學(xué)法中溶劑的回收和繼續(xù)使用也較為困難,回收過程較為危險,條件控制、溶劑重復(fù)使用等都導(dǎo)致濕法化學(xué)法制備AlH3的放大過程相對困難,限制了AlH3的大規(guī)模生產(chǎn)。楊玉林等[28]在乙醚溶劑中合成AlH3·n[(C2H5)2O],再通過固態(tài)真空轉(zhuǎn)晶法制備了晶型單一的AlH3,該方法避免了傳統(tǒng)液相脫醚轉(zhuǎn)晶過程中高毒甲苯溶液的使用,并且具有成本低和連續(xù)化工業(yè)生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn),但仍無法避免合成AlH3·n[(C2H5)2O]時大量乙醚溶劑的使用。相比于濕法化學(xué)法,固相化學(xué)法是一種不需要使用溶劑的制備方法,并且制備條件也較易控制,固相化學(xué)法主要為球磨法,通過對材料體系施加機(jī)械力使材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)發(fā)生變化,同時有效地將反應(yīng)物混合均勻,增加體系自由能,降低反應(yīng)活化能,促進(jìn)各類固態(tài)化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。根據(jù)固相球磨反應(yīng)溫度的不同,固相化學(xué)法可以分為低溫固相化學(xué)法和室溫固相化學(xué)法。與在溶劑中的反應(yīng)相比,固相化學(xué)法降低了體系消耗的能量,具有進(jìn)一步研究價值。

表1 AlH3常見合成方法的比較及開發(fā)建議Table 1 Comparison of AlH3 synthetic methods and its development proposal

1 固相化學(xué)法合成三氫化鋁進(jìn)展

1.1 低溫固相化學(xué)法

研究發(fā)現(xiàn)在球磨的過程中因為機(jī)械力的作用會產(chǎn)生大量的熱,使用AlCl3和LiAlH4作為反應(yīng)原材料在室溫條件下進(jìn)行球磨時,積聚的熱量會導(dǎo)致生成的AlH3受熱分解,最終得到的產(chǎn)物只有少量的AlH3和大量的金屬Al (后見固相反應(yīng)機(jī)理部分)。而低溫球磨的方法避免了熱量的積聚,球磨得到的AlH3不易分解為金屬Al和H2,AlH3產(chǎn)率較高。但在不同條件下低溫固相法合成得到的產(chǎn)物不盡相同,詳見表2。BRINKS等[29]在77 K低溫條件下,使用AlCl3和LiAlH4通過機(jī)械球磨法直接反應(yīng)合成了AlH3,但產(chǎn)物分離較為困難(圖1)。在室溫條件下同樣使用這種方法制備AlH3,球磨產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致生成的AlH3受熱分解,只得到少量的AlH3,測試結(jié)果表明制備得到的產(chǎn)物中除了含有α-AlH3外還含有α′晶型的AlH3產(chǎn)物。

機(jī)械球磨法合成AlH3時,球磨介質(zhì)的大小、球料比和球磨時間等研磨條件對AlH3產(chǎn)率和晶型有著重要影響,在使用較大的球磨介質(zhì) (球料比) 時AlH3樣品會得到大量能量從而分解生成金屬Al,而使用較小的球磨介質(zhì)則可以抑制金屬Al的生成。BUCKLEY等[30]報道了在77 K低溫條件下通過對LiAlH4和AlCl3進(jìn)行機(jī)械球磨合成納米AlH3的方法,低溫條件下使用4 mm的球以13∶1的球料比進(jìn)行球磨反應(yīng),反應(yīng)60 min主要生成α-AlH3,球磨時間進(jìn)一步延長產(chǎn)物便開始分解,在球磨過程中還檢測到痕量β-AlH3和γ-AlH3的形成。球磨得到的納米AlH3被副產(chǎn)物L(fēng)iCl包裹,實驗發(fā)現(xiàn)使用硝基甲烷溶液能夠除去LiCl,但在洗滌時有明顯的氣體析出,猜測樣品中可能存在微量LiAlH4與硝基甲烷發(fā)生反應(yīng)或低溫研磨得到的AlH3與溶液發(fā)生反應(yīng)。對比洗滌前后AlH3的XRD圖可以發(fā)現(xiàn)LiCl被洗滌除去,結(jié)果表明,在洗滌過程中納米AlH3表面形成的無定形顆粒表面層能夠提高產(chǎn)物的動力學(xué)穩(wěn)定性。

圖1 固相球磨反應(yīng)α-AlH3的TEM圖[29]Fig.1 TEM images of α-AlH3 reaction insolid-phase ball-milling[29]

同樣在77 K低溫條件下,SARTORI等[31]使用Spex 6750低溫球磨機(jī)冷凍研磨LiAlH4和AlX3合成AlH3,實驗結(jié)果表明,使用3NaAlH4+AlCl3和3LiAlH4+AlBr3體系比3LiAlH4+AlCl3體系的產(chǎn)物收率要高,但與NaAlH4為原材料合成的AlH3產(chǎn)物相比,以LiAlH4為原材料合成的AlH3產(chǎn)物更加穩(wěn)定。研究發(fā)現(xiàn),在球磨過程中添加FeF3等添加物對產(chǎn)物中α-AlH3和α′-AlH3的比例有很大影響,例如在3LiAlH4+AlCl3反應(yīng)體系中加入少量的FeF3,反應(yīng)產(chǎn)物中α′/α晶型比例從0.63～0.67提升至1.05,因為FeF3與α′-AlH3都為八面體結(jié)構(gòu),FeF3可以誘導(dǎo)α′-AlH3成核,從而提高α′-AlH3的比例。若在體系中加入一定量的MgH2添加劑則可以促進(jìn)α′-AlH3向α-AlH3轉(zhuǎn)化,提高α-AlH3的比例。這些添加劑雖然可以誘導(dǎo)生成不同晶型的AlH3,但在最終產(chǎn)品中無法去除,將會導(dǎo)致AlH3的加速分解,無法應(yīng)用于固體推進(jìn)劑中,但可以考慮作為儲氫材料使用。升溫速率為1 K/min變溫XRD測試發(fā)現(xiàn)3LiAlH4+AlBr3體系中α′-AlH3在102～106 ℃開始分解,在140 ℃完全分解,體系中的金屬Al含量不斷增加,而α-AlH3在110 ℃開始分解,并且166 ℃也能觀察到的α-AlH3分解。

表2 低溫固相法合成三氫化鋁Table 2 Synthesis of aluminum hydride by low temperature solid-phase method

1.2 室溫固相化學(xué)法

低溫條件下通過固相機(jī)械球磨反應(yīng)合成AlH3對設(shè)備的要求較高,能量消耗較大,不利于實際生產(chǎn)中的放大合成制備。因此,研究學(xué)者們開始進(jìn)行在室溫條件下固相合成AlH3的方法研究,如表3所示。

表3 室溫固相法合成三氫化鋁Table 3 Synthesis of aluminum hydride by solid-phase method at room temperature

HLOVA等[32-33]分別以LiH和AlCl3、NaH和AlCl3作為原材料,在室溫條件下開展了固相化學(xué)法合成AlH3的反應(yīng)過程及機(jī)理研究,結(jié)果表明初始反應(yīng)物中過量的LiH對于Al—H鍵的形成和穩(wěn)定至關(guān)重要,LiH和AlCl3的最佳比例為9∶1。實驗過程中發(fā)現(xiàn),在球磨時通過分步緩慢加入AlCl3可以防止球磨過程中AlCl3的局部積累以及易分解中間體的生成,同時在300 bar的高壓氫氣下進(jìn)行球磨可以抑制生成金屬Al的副反應(yīng),固體核磁共振和XRD測試結(jié)果表明整個反應(yīng)可能是通過一系列部分氯化的三氫化鋁絡(luò)合物中間體進(jìn)行的,程序升溫脫附實驗測試第一階段產(chǎn)物的初始解吸溫度約為225 ℃,與報道的Na3AlH6的初始解吸溫度一致,球磨過程中局部高濃度的NaH可以穩(wěn)定易分解的含氯衍生物中間體并阻止其分解成金屬Al和H2(圖2)。

圖2 固相化學(xué)法合成AlH3過程[33]Fig.2 Synthesis of AlH3 by solid phase chemistry[33]

對于不同氣體壓力和金屬Al形成關(guān)系的研究,GUPTA等[34]報道了一種在室溫下使用LiAlH4和AlCl3快速、高效合成AlH3的固相化學(xué)反應(yīng)法,這種方法不需要在低溫冷卻條件下進(jìn)行,在中等壓力氣氛( H2210 bar、He 125 bar或Ar 90 bar )下便可以有效抑制金屬Al的形成,球磨反應(yīng)30～60 min所有可用的Al基本都轉(zhuǎn)化為AlH3,因此這種方法可以實現(xiàn)AlH3的定量合成。對固相化學(xué)反應(yīng)各階段的產(chǎn)物進(jìn)行XRD和NMR測試發(fā)現(xiàn),在球磨反應(yīng)的第一步形成了中間體LiAlCl4。然后,LiAlCl4再與LiAlH4進(jìn)一步反應(yīng)形成AlH3和LiCl。研究發(fā)現(xiàn),抑制金屬Al形成的氣體臨界壓力取決于機(jī)械球磨過程施加能量的大小,在氫氣氛圍下進(jìn)行反應(yīng),球磨速率從300 r/min下降至150 r/min,H2的臨界壓力需要從210 bar下降至1 bar,但需要更長時間來進(jìn)行反應(yīng)。

羅永春等[35]通過機(jī)械球磨反應(yīng)制備得到非晶態(tài)的AlH3儲氫材料。研究表明,將LiAlH4和AlCl3按一定摩爾比混合后,與不銹鋼球一起放入不銹鋼球磨罐中,抽真空后充入0.5 MPa的高純H2進(jìn)行球磨,反應(yīng)按照3LiAlH4+AlCl3→4AlH3+3LiCl的方向進(jìn)行,球磨4～20 h反應(yīng)物中LiAlH4殘余量不斷減少,非晶相AlH3不斷增加,但AlH3的分解也有所增加,20 h后反應(yīng)基本完成,通過觀察球磨20 h產(chǎn)物的SEM圖發(fā)現(xiàn),大顆粒由小顆粒團(tuán)聚而成,最小顆粒的尺寸達(dá)到納米級。分析結(jié)果表明,反應(yīng)產(chǎn)物主要由LiCl·H2O和少量的LiCl以及金屬Al組成。研究發(fā)現(xiàn),球磨過程中生成LiCl·H2O和少量AlH3的分解是反應(yīng)產(chǎn)物最大放氫量降低的主要因素。室溫至650 ℃ DSC測試結(jié)果表明,產(chǎn)物在75 ℃和610 ℃出現(xiàn)吸熱峰,分別對應(yīng)LiAlH4、少量AlH3的分解和LiCl的分解,在135 ℃和165 ℃出現(xiàn)放熱峰,分別對應(yīng)非晶化AlH3的晶化、γ-AlH3向α-AlH3的相變。

段從文等[36-39]采用廉價的原材料LiH/AlCl3、MgH2/AlCl3和CaH2/AlCl3作為反應(yīng)體系固相合成了AlH3,通過XRD、NMR和TEM研究發(fā)現(xiàn),以工業(yè)級AlCl3和納米MgH2為原料通過機(jī)械球磨法可以制備含有納米級γ-AlH3(γ-AlH3平均尺寸約為8.5 nm)的γ-AlH3/MgCl2復(fù)合材料。研究發(fā)現(xiàn),機(jī)械球磨法是合成納米AlH3/MgCl2的有效途徑。與LiH/AlCl3、CaH2/AlCl3對照組以及Mg(AlH4)2、LiAlH4、LiBH4等其他儲氫材料相比,AlH3/MgCl2具有更好的脫氫動力學(xué)和儲氫容量。

通過TEM和SEM表征,確定了MgH2與AlCl3固相機(jī)械化學(xué)反應(yīng)合成納米γ-AlH3/MgCl2的反應(yīng)途徑。結(jié)果表明,Al—H優(yōu)先形成非晶態(tài)中間相,并在最后階段結(jié)晶,NMR表征確定在固相化學(xué)反應(yīng)過程中生成了(AlH6)n非晶態(tài)中間體(圖3)。同時,XRD表征和脫氫測試證明了在機(jī)械球磨MgH2/AlCl3的過程中MgH2穩(wěn)定轉(zhuǎn)化為納米級γ-AlH3,并且H2的量始終保持平衡。實驗研究發(fā)現(xiàn),在MgH2/AlCl3反應(yīng)體系中加入Zn和Zr后可以加速反應(yīng)進(jìn)程,在相同反應(yīng)時間下可以得到更細(xì)的納米AlH3(約為5.5 nm)。

段從文等[40-41]還報道了一種簡便、經(jīng)濟(jì)的固相化學(xué)反應(yīng)法制備α-AlH3納米復(fù)合材料的方法,在LiH和AlCl3體系中加入TiF3,短時間內(nèi)通過球磨可以得到α-AlH3納米復(fù)合材料,合適的氣體和壓力條件能夠完全抑制反應(yīng)過程中金屬Al的形成,通過XRD和NMR表征,發(fā)現(xiàn)LiH和AlCl3在氬氣氛圍中研磨5 h后生成平均粒徑為45 nm的α-AlH3復(fù)合材料。研究結(jié)果表明,TiF3在LiH與AlCl3固相反應(yīng)中起到協(xié)同作用,加入TiF3后復(fù)合材料中α-AlH3氫解吸的表觀活化能為52.1 kJ/mol,與沒有加入TiF3的α-AlH3/LiCl復(fù)合材料相比,TiF3明顯降低了脫氫反應(yīng)的溫度,提高了AlH3的脫氫速率。不同升溫速率下,含有TiF3的α-AlH3/LiCl復(fù)合材料的DSC曲線在40～240 ℃只有一個吸熱峰,為α-AlH3脫氫反應(yīng)的吸熱峰,說明產(chǎn)物中沒有任何新相產(chǎn)生,脫氫過程中TiF3不與α-AlH3反應(yīng)。

圖3 MgH2與AlCl3發(fā)生機(jī)械活化反應(yīng)的途徑[38]Fig.3 Pathway of mechanical activation of MgH2 and AlCl3[38]

研究發(fā)現(xiàn),反應(yīng)物顆粒之間的接觸距離對復(fù)分解反應(yīng)有著重要的影響,通過將反應(yīng)物壓實和施加機(jī)械壓力可促進(jìn)復(fù)分解反應(yīng)的完成。DINH等[42]在75 ℃的條件下,將AlCl3與LiAlH4以固相狀態(tài)混合均勻,并將反應(yīng)物在加熱時壓實,通過復(fù)分解反應(yīng)成功合成了α-AlH3,與直接混合不壓實加熱反應(yīng)相比,α-AlH3的收率從40%增加至60%,表明反應(yīng)物之間接觸距離的減少,可極大地促進(jìn)該反應(yīng)的進(jìn)程,并且很有可能誘導(dǎo)AlH3結(jié)晶。圖4 TEM表征發(fā)現(xiàn)機(jī)械壓力合成產(chǎn)物中大量的α-AlH3聚集在一起,可能還包含一些金屬Al碎片,其中還存在單分散的α-AlH3晶體,有些晶體的粒徑范圍為1～2.5 μm,α-AlH3粒徑的增加使產(chǎn)品在室溫下表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性,通過XRD表征發(fā)現(xiàn)制備的α-AlH3產(chǎn)品60 d內(nèi)可以保持95%以上不分解。

圖4 較小α-AlH3粒子的TEM圖[42]Fig.4 TEM images of smaller α-AlH3 particles[42]

合成過程中生成的副產(chǎn)物難以去除,采用低溫固相化學(xué)法和室溫固相化學(xué)法得到的不同晶型的AlH3產(chǎn)品都為混合物。產(chǎn)品粒徑的大小主要與球料比、球磨時間有關(guān),最小尺寸達(dá)到納米級。低溫固相化學(xué)法可以使用低溫或大量溶劑抑制金屬Al的形成,室溫固相化學(xué)法則可以通過調(diào)節(jié)氣體壓力阻止生成金屬Al。

2 固相反應(yīng)機(jī)理及操作參數(shù)影響

無機(jī)材料粉末在球磨過程中,自由能升高,活性增加、活化能降低進(jìn)而發(fā)生機(jī)械力作用下的化學(xué)反應(yīng)。其中,局部碰撞點(diǎn)的升溫是重要機(jī)理之一,認(rèn)為雖然對球磨筒體來說,溫度上升可能不是很高,但是在局部碰撞點(diǎn)中可能會產(chǎn)生很高的溫度,并可能引起納米尺度的化學(xué)反應(yīng)[43]。

對運(yùn)用球磨作用制備AlH3的固相反應(yīng)而言,無論采用何種氫化物(包括LiH、NaH、MgH2、LiBH4、LiAlH4)與AlCl3反應(yīng),在反應(yīng)初期均檢測到MAlCl4(M為金屬) 的生成,并被認(rèn)為是反應(yīng)的中間體之一[32]。GUPTA指出其在反應(yīng)過程中的實際作用仍不清楚[34],最可能的情況是MAlCl4中的Cl被MH中的H所取代。認(rèn)為正是因為生成了此種離子型的復(fù)合鹽,使得隨后發(fā)生的H負(fù)離子置換Cl負(fù)離子的低活化能反應(yīng)容易發(fā)生了。相對而言,H負(fù)離子直接取代中性AlCl3中的Cl,可能需要較高的活化能。

另外,幾個被假定的反應(yīng)中間體是MAlCl4-xHx(x=1,2)/AlCl3-xHx(x=1,2)。Kobayashi和Pecharsky曾從用乙醚作溶劑的反應(yīng)混合物中分離出并用紅外和元素分析鑒定出AlCl2H和AlClH2。雖然,在無溶劑球磨條件下未能鑒定出這些中間體,GUPTA認(rèn)為無溶劑機(jī)械力化學(xué)反應(yīng)途徑與有溶劑反應(yīng)是相近的,考慮到產(chǎn)物AlH3是六配位的,四面體中間體MAl4-xHx是短壽命的,穩(wěn)定性差。

與制備AlH3相關(guān)的平行/串聯(lián)反應(yīng)是金屬Al的生成。SARTORI認(rèn)為其制備過程中生成的金屬Al部分來自于α-AlH3的分解直接轉(zhuǎn)化為Al + H2[44]。而GUPTA在1 bar H2或Ar壓力下 (b∶p=160,300 r/min,2 min正反轉(zhuǎn)向隔1 min)研磨 (4AlH3+3LiCl) 混合物,反應(yīng)30 min并未發(fā)現(xiàn)金屬Al的生成,說明即使在低壓介質(zhì)中研磨過程中,AlH3一旦生成便是穩(wěn)定的,即在相同反應(yīng)條件下生成的金屬Al來自于不穩(wěn)定的中間體LiAlCl4-xHx/Al3-xHx,而不是來自最終產(chǎn)物AlH3。

需要指出的是,機(jī)械力化學(xué)過程中可能會產(chǎn)生局部瞬時 (10-9～10-8s) 的高溫 (1000 K) 和高壓 (1～10 GPa )[39],過高的機(jī)械能不僅會引起反應(yīng)中間體的分解,也會導(dǎo)致所生成的AlH3直接分解成金屬Al,因為AlH3是熱力學(xué)不穩(wěn)定、動力學(xué)亞穩(wěn)定的。

影響固相反應(yīng)途徑存在諸多因素,如氣體壓力,氣體種類,溫度,轉(zhuǎn)速,球料質(zhì)量比 (b∶p) 及稀釋劑等。固相法制備AlH3使用的氣體包括H2、He和Ar。氘代實驗證明,即使在使用H2的情況下,H2也不會參與固相反應(yīng),其作用相當(dāng)于流體介質(zhì)。所使用氣體具有各自不同的密度、粘度、熱容等性質(zhì),這些物性參數(shù)有效地控制施加于固相反應(yīng)體系機(jī)械能輸入的速率,固而在給的b∶p比值、轉(zhuǎn)速條件下,會出現(xiàn)不同氣體的壓力閾值 (pc) 。

Paskevicius等通過降低研磨球的尺寸大小和b∶p比,發(fā)現(xiàn)同樣可以避免金屬Al的生成[30]。

依據(jù)上述固體反應(yīng)機(jī)理分析,能否避免固相反應(yīng)發(fā)生生成金屬Al的副反應(yīng),取決于所選擇的操作參數(shù)組合。由操作參數(shù)值決定的施加于固體反應(yīng)混合物的能量強(qiáng)度應(yīng)低于MAl4-xHx/Al3-xHx中Al—H鍵的斷裂能。

3 結(jié)束語

AlH3是一種極具潛力的新型含能材料,世界各國相繼開始了AlH3的研究,希望能夠?qū)⑵渥鳛楦吣苋剂蠎?yīng)用于固體推進(jìn)劑配方中,進(jìn)一步提升固體火箭推進(jìn)技術(shù)。相關(guān)研究表明,固相化學(xué)反應(yīng)在反應(yīng)體系中引入機(jī)械能量,通過機(jī)械力化學(xué)效應(yīng)可以高效合成AlH3,與基于溶劑的乙醚化學(xué)法反應(yīng)相比,可以避免使用大量危險有機(jī)溶劑,操作簡便,但實際中仍有一些問題亟待解決:

(1)固相法制備出的產(chǎn)物均為AlH3與鹵鹽組成的混合物,需要尋找高效萃取劑,以獲得高品質(zhì)AlH3。

(2)產(chǎn)物單一晶型難以控制,加入晶型誘導(dǎo)促進(jìn)劑,可以控制晶型比例,但產(chǎn)品中誘導(dǎo)劑的存在會導(dǎo)致AlH3熱穩(wěn)定性下降。需要尋找促成單一晶型、且易于分離的高效誘導(dǎo)劑。

(3)制備出單一晶型的工藝條件尚未優(yōu)化,在進(jìn)行制備規(guī)模放大之前,需要進(jìn)行操作參數(shù)優(yōu)化,以進(jìn)一步提高操作簡便性和降低設(shè)備成本。

國外關(guān)于AlH3的研究工作開展較早,而國內(nèi)對于AlH3的系統(tǒng)研究相對較少,合成AlH3的品質(zhì)和實際應(yīng)用相比較于國外還有一定差距。關(guān)于AlH3固相化學(xué)法合成,除了尋找能夠合成單一晶型高品質(zhì)AlH3的高效萃取劑和誘導(dǎo)劑,還需要深入研究AlH3固相化學(xué)法的反應(yīng)中間體以及反應(yīng)動力學(xué)機(jī)理,通過理論研究進(jìn)一步指導(dǎo)固相化學(xué)法合成工藝。此外,還需要開展固相化學(xué)法產(chǎn)物的性能及基礎(chǔ)應(yīng)用研究。最終期望固相制備AlH3工藝成為具有實際規(guī)模放大價值的方法之一。