金属氢化物MH与B2H6在乙醚中直接反应,可生成多种MBH4,如式(9-44);这种反应方式可获得高的产率。通过MH与B2H6之间的气固反应也可直接合成MBH4[106];反应装置如图9-34所示,图中左侧为B2H6发生源,通过加热释放出B2H6,右边球磨罐装有MH,MH在球磨过程可与B2H6反应生成MBH4。
2MH+B2H6→2MBH4 (M=Li、Na、K、l/2Mg) (9-44)
图9-34 MH与B2H6气固反应装置示意图[106]
在高温(550~700℃)、高压(30~15MP H2)下,金属和硼的混合物可与H2反应直接合成MBH4,反应如式(9-45)[107]。这种反应模式适合ⅠA和ⅡA族金属的硼氢化物的制备。
2M+B+2H2→2MBH4 (M=Li、Na、K、1/2Mg) (9-45)
在工业上,通过超细NaH与硼酸三甲酯(trimethyl borate)在沸腾的烃类油中反应大规模制备NaBH4[108],反应在250~280℃温度下进行,如式(9-46)所示。另一种方法,通过硼硅酸盐(borosilicate)与Na和H2反应生成NaBH4和Na2SiO3的混合物,如式(9-47);然后采用液氨将混合物中的NaBH4萃取出来。(www.daowen.com)
置换反应是另一种重要的手段来合成金属硼氢化物M(BH4)n(n=1~4)。例如,Mg(BH4)2可以通过LiBH4或NaBH4与相应的碱土金属卤化物MgCl2反应得到[109],如式(9-48)。通过有机溶剂(如二乙醚或四氢呋喃等)萃取出反应产物中的Mg(BH4)2;随后对所得的溶液加热脱去有机溶剂,得到Mg(BH4)2晶体。
对于三价或四价金属的M(BH4)n(n=3、4),一般采用类似于(9-48)的置换反应来合成。由于大多数M(BH4)n(M=Al、Ti、Ce、Zr、Hf;n=3、4)都是挥发性的,可利用它们蒸气压高的特性进行分离提纯。例如Zr(BH4)4,可以从Zr(BH4)4和4LiCl的混合物中蒸馏出来,然后采用液氮温度(-196℃)的冷井对蒸气进行冷凝,从而得到纯的Zr(BH4)4晶体。
双金属MM'(BH4)n硼氢化物可通过机械球磨合成,如式(9-49)所示。
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