專利名稱：一種定量分析堿金屬硼氫化物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)物質(zhì)定量分析領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種堿金屬硼氫化物的定量分析方法。
背景技術(shù)：
氫能由于其資源豐富，無污染的特點，是未來代替化石能源的理想的、高效的、潔凈的新能源之一。氫的有效儲存是當前氫能利用中一個迫切需要解決的難題。傳統(tǒng)的金屬氫化物儲氫材料因其重量儲氫密度偏低((3. Swt% )，難以滿足氫能規(guī)模利用的實際應(yīng)用要求。因此，研究開發(fā)高容量的新型儲氫材料是發(fā)展氫能源技術(shù)的重要途徑。由輕質(zhì)元素組成的新型硼氫化物儲氫材料具有較高的理論儲氫容量，是一類極具應(yīng)用潛力的儲氫材料。例如硼氫化鋰(LiBH4)的重量儲氫密度高達18. 4wt%，硼氫化鈉(NaBH4)的重量儲氫密度高達7. 9wt%，能非常好地滿足移動儲氫載體的應(yīng)用要求。典型的堿金屬硼氫化物(MBH4)水解反應(yīng)可由下式表示MBH4+4H20 — MOH+B (OH) 3+4H2丨，其中M是鋰Li，鈉Na，鉀K，銣Rb。另夕卜，堿金屬硼氫化物作為溫和的高選擇性的有機還原劑，廣泛應(yīng)用于制藥行業(yè)和造紙行業(yè)。堿金屬硼氫化物的已有的定量分析方法是碘量法間接滴定。具體操作方法如下精確稱取樣品于容量瓶中，迅速加入NaOH溶液中，稀釋至刻度，搖勻。用移液管吸取等份試樣于一潔凈碘瓶中，立即加入過量KIO3溶液。再加入KI，搖動，以使KI溶解。再加入硫酸加塞，搖動，混合。使靜置于冷暗處2-3min。用蒸餾水洗下塞子和瓶上的附著物，用硫代硫酸鈉標準液滴定，使用淀粉指示劑滴定到無色為止。但碘量法所用試劑達六種之多，配置試劑麻煩，測定方法繁雜，不易取得準確結(jié)果，分析結(jié)果重復(fù)性差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種簡便、快速、準確的定量分析堿金屬硼氫化物的方法。一種定量分析堿金屬硼氫化物的方法，包括以下步驟(I)將純凈水、溶劑、酸按(2. 0-8. O) (3. 0-8. O) (O. 1_1)重量比調(diào)配混合液，待用；其中混合物PH值小于或等于4，所述溶劑為二氧六環(huán)或甘油；(2)在干燥充氮環(huán)境下精確稱取堿金屬硼氫化物粉末置于容器中；(3)在恒壓密閉條件下，將裝有堿金屬硼氫化物粉末的反應(yīng)容器放入冰水浴中，滴加步驟(I)中的混合液于堿金屬硼氫化物粉末中，直至反應(yīng)完畢；(4)收集計量反應(yīng)前后體系中氣體總體積，記錄大氣壓力數(shù)和溫度；(5)根據(jù)以上數(shù)據(jù)可由下式得到活性氫含量
活性氫含量(％) =^-^)χ(^-^2θ-^)χ^χ100
rr 22400 χ 4 ττ,
TtxPnx-χ W
t 0 M
式中V1 :樣品未與水反應(yīng)前體系中的氣體總體積，mlV2 :樣品與水反應(yīng)后體系中的氣體總體積，mlPt :測定時環(huán)境的大氣壓，paPh2q :測定時水的飽和蒸氣壓，paPs :測定時溶劑(二氧六環(huán)或甘油)的飽和蒸氣壓，PaTtl :標準狀態(tài)下的溫度，273° KTt :測定時環(huán)境溫度，(273+室溫)KP0 :標準狀態(tài)下的氣體壓力，1013. 2472pa
W :樣品的重量，g22400 :標準狀態(tài)下，一克當量氣體體積(ml)，常數(shù)M :所測堿金屬硼氫化物的分子量。以上所述公式是現(xiàn)有技術(shù)中通常所用的氣態(tài)方程，即根據(jù)化學(xué)反應(yīng)及其得到的氣體體積計算活性氫含量的公式。以上所述方法中的堿金屬硼氫化物的通式為MBH4，其中M優(yōu)選為鋰Li，鈉Na，鉀K，銣Rb。以上所述方法步驟⑴中所述的酸優(yōu)選為鹽酸或者濃度98%wt的硫酸?；旌弦旱腜H值優(yōu)選為小于或等于4。純凈水、溶劑、酸的重量比進一步優(yōu)選為(2. 0-4. O) (4. 0-7. O) (O. 1-1)。為使反應(yīng)充分，氣體釋放完全，以上所述方法步驟(3)中，優(yōu)選混合液滴加完畢后，振搖，靜置。其中振搖次數(shù)優(yōu)選3-6次。以上所述方法中，測定恒壓密閉反應(yīng)體系中氣體體積，采用本發(fā)明人自制的氣體恒壓容量測定儀。所述氣體恒壓容量測定儀包括恒壓控制器、梳形管、刻度管和恒壓漏斗；其中梳形管包括上下對稱的上梳形管和下梳形管，上下梳形管之間連接有刻度管，上下梳形管分別與恒壓漏斗及恒壓控制器相連。在上述本發(fā)明的方法步驟(3)中將步驟(I)調(diào)配好的混合液加入恒壓漏斗中；之后將恒壓漏斗、裝有堿金屬硼氫化物粉末的反應(yīng)容器密閉連接，構(gòu)成密閉體系；在步驟(4)中根據(jù)刻度管的反應(yīng)前刻度值和反應(yīng)后刻度值，計量反應(yīng)前后體系中氣體總體積。更具體地，所述氣體恒壓容量測定儀中恒壓控制器為頂部敞口容器，其下部出口與下梳形管連接。在步驟(3)中反應(yīng)前，從恒壓控制器頂部敞口注入水，移動恒壓控制器使得其液面同刻度管的液面持平，記錄刻度；在步驟(4)中反應(yīng)后，移動恒壓控制器使其液面同刻度管的液面持平，記錄刻度。以上所述恒壓控制器是可以自由移動高低的，用于保證密封體系內(nèi)的氣體壓力與測定環(huán)境中的大氣壓達到一致。以上所述刻度管用于計量放出氫氣的體積。以上所述恒壓漏斗用于裝入與堿金屬硼氫化物反應(yīng)的混合液，并保證與堿金屬硼氫化物反應(yīng)放出的的氫氣能通暢流入刻度管。以上所述梳形管的作用是把若干支刻度管與恒壓控制器、恒壓漏斗連通起來。以上所述自制的氣體恒壓容量測定儀，其所述上下梳形管優(yōu)選各有3 8個齒狀管口，對應(yīng)連接有3 8個刻度管。
以上所述的自制的氣體恒壓容量測定儀，其所述各個部件之間為乳膠管連接。以上所述方法中步驟(2)放置堿金屬硼氫化物的反應(yīng)容器優(yōu)選為錐形瓶。以上所述方法中步驟(I)堿金屬硼氫化物的稱取優(yōu)選精確到萬分之一。本發(fā)明所述方法中，記錄大氣壓力數(shù)和溫度值均采用現(xiàn)有技術(shù)中的大氣壓計及溫度計等常用設(shè)備。本發(fā)明的定量分析堿金屬硼氫化物的方法優(yōu)點在于簡便、準確、快速。


圖I是本發(fā)明方法中氣體恒壓容量測定儀結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面以實施例來描述本發(fā)明，但并非限制本發(fā)明范圍。硼氫化鋰活性氫含暈測定方法的具體步驟:I.試劑二氧六環(huán)(或甘油)、濃度98% Wt硫酸、純凈水；均市售而得。2.儀器儀表100ml恒壓漏斗、大氣壓力計、溫度計、氣體恒壓容量測定儀(精度
O.Olml)、萬分之一電子分析天平、不銹鋼取樣勺、IOOml錐形瓶5 (反應(yīng)容器)、烘箱。其中氣體恒壓容量測定儀如圖I所示，包括恒壓控制器I、梳形管、刻度管3和恒壓漏斗4 ;其中梳形管包括上下對稱的上梳形管2-1和下梳形管2-2，上下梳形管之間連接有刻度管3，上下梳形管分別與恒壓漏斗4及恒壓控制器I相連。所述恒壓控制器I為頂部敞口容器，其下部出口與下梳形管2-2連接。所述上下梳形管有四個齒狀管口，對應(yīng)連接有四個刻度管3。所述自制的氣體恒壓容量測定儀，其所述各個部件之間為乳膠管密閉連接。3.操作步驟3. I從恒壓控制器I頂部敞口注入水至刻度管3，長期使用，不必一測一加水；3. 2將水、溶劑(二氧六環(huán)或甘油)、濃度98% wt硫酸按3. 5 6 O. 5比例調(diào)配混合液，待用；3. 3從烘箱中取一干燥潔凈的IOOml錐形瓶5，在萬分之一的電子分析天平中準確稱重，精確到萬分之一；3. 4在充氮干燥箱里取O. 02 O. 04克硼氫化鋰樣品放到錐形瓶5中，加蓋塞嚴，并準確稱重，精確到萬分之一； 3. 5將純凈水、溶劑和硫酸的混合液加入到恒壓漏斗4中；3. 6將恒壓漏斗4與裝有樣品的錐形瓶5密閉連接，從而使得氣體恒壓容量測定儀與錐形瓶5連接成為封閉體系；將恒壓控制器I上下移動，使其液面與刻度管3的液面對平，準確記錄各刻度管中的毫升數(shù)；3. 7將裝有樣品的錐形瓶5放置在冰水浴中；3. 8將恒壓漏斗4中的水、溶劑和硫酸混合液緩慢滴加到錐形瓶5的樣品中，注意觀察刻度管3水位變化；3. 9當?shù)渭尤爰s20毫升混合液后，樣品與混合液反應(yīng)完畢，并振搖10秒鐘，在冰水浴中靜置30分鐘，然后從冰水浴中取出，在常溫下靜置I小時，其間，應(yīng)多次振搖；3. 10將恒壓控制器I與刻度管3的液面持平，準確記下各刻度管的毫升數(shù)；
3. 11將反應(yīng)后刻度管3的體積減去反應(yīng)前的體積，即為硼氫化鋰與水反應(yīng)放出的氫氣體積；3. 12從大氣壓力計及溫度計閱讀并記錄檢測當時環(huán)境的大氣壓力和溫度；3. 13按下式計算得出活性氫含量
權(quán)利要求
1.一種定量分析堿金屬硼氫化物的方法，包括以下步驟 (1)將純凈水、溶劑、酸按(2.0-8. O) (3. 0-8. O) (O. 1-1)重量比，調(diào)配混合液，待用；其中混合液PH值小于或等于4，所述溶劑為二氧六環(huán)或甘油； (2)在干燥充氮環(huán)境下精確稱取堿金屬硼氫化物粉末置于反應(yīng)容器中； (3)在恒壓密閉條件下，將裝有堿金屬硼氫化物粉末的反應(yīng)容器放入冰水浴中，滴加步驟(I)中的混合液于堿金屬硼氫化物粉末中，直至反應(yīng)完畢； (4)收集計量反應(yīng)前后體系中氣體總體積，記錄大氣壓力數(shù)和溫度； (5)根據(jù)以上數(shù)據(jù)得到反應(yīng)放出的活性氫含量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的定量分析堿金屬硼氫化物的方法，其特征在于堿金屬硼氫化物的通式為MBH4，其中M為鋰，鈉，鉀，銣。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的定量分析堿金屬硼氫化物的方法，其特征在于所述的酸是濃度為30% wt的鹽酸或者濃度98% wt的硫酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的定量分析堿金屬硼氫化物的方法，其特征在于所述步驟(I)混合液中純凈水、溶劑、酸的重量比進一步優(yōu)選為(2. 0-4. O) (4. 0-7. O) (0.1-1)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的定量分析堿金屬硼氫化物的方法，其特征在于所述步驟(3)中，混合液滴加完畢后，振搖，靜置，以使反應(yīng)充分，氣體釋放完全。
6.根據(jù)權(quán)利要求I 5之一所述的定量分析堿金屬硼氫化物的方法，其特征在于所述步驟(3)、(4)采用氣體恒壓容量測定儀完成；所述氣體恒壓容量測定儀包括恒壓控制器、梳形管、刻度管和恒壓漏斗；其中梳形管包括上下對稱的上梳形管和下梳形管，上下梳形管之間連接有刻度管，上下梳形管分別與恒壓漏斗及恒壓控制器相連；在步驟(3)中將步驟(I)調(diào)配好的混合液加入恒壓漏斗中；之后將恒壓漏斗與裝有堿金屬硼氫化物粉末的反應(yīng)容器密閉連接，構(gòu)成密閉體系；在步驟(4)中根據(jù)刻度管反應(yīng)前刻度值和反應(yīng)后刻度值，計量反應(yīng)前后體系中氣體總體積。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的定量分析堿金屬硼氫化物的方法，其特征在于所述氣體恒壓容量測定儀中恒壓控制器為頂部敞口容器，其下部出口與下梳形管連接；在步驟(3)反應(yīng)前，從恒壓控制器頂部敞口注入水，移動恒壓控制器使得其液面同刻度管的液面持平，記錄刻度；在步驟(4)中反應(yīng)后，移動恒壓控制器使其液面同刻度管的液面持平，記錄刻度。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的定量分析堿金屬硼氫化物的方法，其特征在于所述放置堿金屬硼氫化物的反應(yīng)容器為錐形瓶；所述氣體恒壓容量測定儀的各個部件之間為乳膠管連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的定量分析堿金屬硼氫化物的方法，其特征在于步驟(2)中，精確到萬分之一稱取堿金屬硼氫化物。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的定量分析堿金屬硼氫化物的方法，其特征在于所述上下梳形管各有3 8個齒狀管口，對應(yīng)連接有3 8個刻度管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種定量分析堿金屬硼氫化物的方法。該方法包括以下步驟(1)將純凈水、溶劑、酸按(2.0-8.0)∶(3.0-8.0)∶(0.1-1)重量比調(diào)配混合液，待用；其中混合液PH值為小于或等于4，所述溶劑為二氧六環(huán)或甘油；(2)在干燥充氮環(huán)境下精確稱取堿金屬硼氫化物粉末置于反應(yīng)容器中；(3)在恒壓密閉條件下，將裝有堿金屬硼氫化物粉末的容器放入冰水浴中，滴加步驟(1)中的混合液于堿金屬硼氫化物粉末中，直至反應(yīng)完畢；(4)收集計量反應(yīng)前后體系中氣體總體積，記錄大氣壓力數(shù)和溫度；(5)根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算得到活性氫含量。該方法簡便、快速、準確。
文檔編號G01N31/16GK102901793SQ201110211939
公開日2013年1月30日 申請日期2011年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月28日
發(fā)明者車瀛照, 莊英俊 申請人:車瀛照