金属氨基硼烷的合成和性质

金属氨基硼烷是通过金属离子取代氨硼烷（NH3BH3）中氨上的一个氢而形成的一类新化合物。本项目拟通过金属氢化物与氨硼烷反应合成金属氨基硼烷，利用粉末X射线衍射数据结合量子化学第一原理计算测定金属氨基硼烷的晶体结构。通过理论计算和实验验证，考察金属氨基硼烷脱氢反应机理，获得反应过程的热力学和动力学数据，为金属氨基硼烷作为储氢材料应用提供依据。

金属氨基硼烷是通过金属离子取代氨硼烷（NH3BH3）中氨基上的一个氢而形成的一类新化合物。我们通过金属氢化物，金属胺基化合物，金属亚胺基化合物和氨硼烷反应，用高能球磨方法和湿化学方法合成了几种金属氨硼烷化合物Na2Mg(NH2BH3)4，K2Mg(NH2BH3)4，LiNa(NH2BH3)2，Ca(NH2BH3)2•NH3，Ca(NH2BH3)2•2NH3，Mg(NH2BH3)2•NH3， LiNH2BH3•NH3BH3，LiNH2BH3•LiBH4，并利用粉末X 射线衍射数据结合量子化学第一原理计算测定了他们的晶体结构，其中金属氨硼烷氨合物为国际上首先发现。采用程序升温脱附装置（TPD），热重分析仪（TG），差热分析仪（DSC）以及压力组成温度（PCT）装置研究了他们氢脱附行为，获得反应过程的热力学和动力学数据。NaNH2BH3，KNH2BH3单金属氨硼烷相比，热力学稳定性随Pauling电负性减少而增加。Na2Mg(NH2BH3)4，K2Mg(NH2BH3)4脱氢反应热力学显著改善，反应热为微吸热证实了可逆储氢的热力学可能性。通过理论计算，考察LiNH2BH3•NH3BH3, LiNa(NH2BH3)2，Ca(NH2BH3)2•2NH3，Mg(NH2BH3)2•NH3脱氢反应机理。金属氨硼烷氨合物和金属氨硼相比放氢性能提高，这主要由于NH2BH3-的H+和NH3的H-形成双氢键， H+和H-反应，释放出氢气。同位素标定实验进一步证实了Ca(NH2BH3)2•2NH3的生成机理和脱氢反应途径。这些有关金属氨硼烷的合成及作为储氢材料应用的研究推动了我们对金属氨硼烷物理、化学性质的认知和储氢材料的发展。