7580-67-8 / 氫化鋰

【背景及概述】^[1][2][3]

氫化鋰，其CAS號為7580-67-8，化學式HLi，分子量7.94894，白色或帶藍色的透明塊狀或粉末，熔點680ºC，密度0.82，沸點850（分解），房通風低溫干燥，與氧化劑、鹵素、強酸分開存放。氫化鋰是鋰的氫化物。它是無色晶體，通常帶有雜質而呈灰色。氫化鋰屬于類鹽氫化物，熔點很高，且對熱穩定。比熱容為29.73 J/mol*k，導熱性隨溫度升高而下降，隨組成和壓力的變化也有不同（10~5 W/m*K，400 K）。氫化鋰可燃，與水劇烈反應生成腐蝕性的氫氧化鋰和氫氣。氫化鋰的氫密度(單位體積內所含氫原子的個數)大于液態氫，和水的氫密度接近，并且鋰的中子吸收截面較大， 因此被認為是目前最有效的中子屏蔽材料。此外氫化鋰還具有熔點高、分解壓低、密度小等優點，常被用于核動力飛機和空間核能裝置中進行中子屏蔽。與其他金屬氫化物的合成方法相似，目前合成氫化鋰最有效和簡單的方法就是將金屬鋰直接氫，此外還有一些其他的合成方法。有研究提出了一種溫和條件下合成氫化鋰的方法，催化劑是由萘或萘的甲基衍生物和TiCl₄ 組成，這樣合成的氫化鋰具有很高的活性。它可以使金屬鋰在25～50 ℃常壓加氫，根據催化劑的不同組成，鋰可以在2～5 h內轉化成氫化鋰。但該方法所制備氫化鋰產量小，僅適用于實驗室就地制備以供進一步反應使用。

【制備】^[1]

采用如圖所示的真空氫化系統裝置，氫化爐的溫度可達到950 ℃，真空度可達2 ×10 ^{- 3} Pa。原料為純度大于99. 9 %金屬鋰和高純氫氣：

將金屬鋰裝入坩堝并放進爐內，用機械泵、擴泵抽真空至1 ×10 ^{- 3} Pa 時，給氫化爐供電升溫，此時氫氣凈化爐升溫至400 ℃左右準備供氣，以一定的流速通入經凈化后的氫氣使爐內保持一定的壓力。當溫度上升至最大吸氫溫度時，停止加熱保溫直至無吸氫反應為止。待吸氫速率變得緩慢后繼續升高溫度，保證無吸氫反應。

【應用】^[2][3]

氫化鋰在軟X射線長波長范圍具有低吸收率的性質，它是一種相對穩定的化合物，故氫化鋰材料有望在軟X射線多層膜中充當間隔層。另外氫化鋰含有高密度的氫及氫的同位素，氫的密度比液氫的密度高；而且6Li可以捕獲中子，用作中子屏蔽層和慢化劑，6 Li與中子反應生成氚，可用作氚的增值劑。這些性質使得氫化鋰有望用作ICF靶丸中燃料層。脈沖激光沉積技術具有適用材料范圍廣、薄膜純度高、表面平滑等優點，它十分適用于制備ICF薄膜。

此外，氫化鋰還可以活化后用來制備氫。氫能是一種環境友好、儲量豐富又可再生的理想能源，已經受到人們的普遍重視，美國、日本、歐盟和韓國等均將開發氫能，建立氫經濟社會列入了國家長期能源戰略。建立氫經濟社會，涉及氫的制備、貯運、氫能的高效利用技術以及過渡到氫經濟社會以后的影響等問題。傳統工業制氫方法雖然存在能耗高和環境污染等方面的缺陷，但總地說來，技術上已經趨于成熟，成本也比較低。相比之下，貯氫技術目前還沒有達到理想程度。例如，為實現燃油汽車向燃氫汽車的過渡，美國能源部訂立的近期貯氫材料技術指標為必須達到6.5wt.％，傳統的壓縮氫氣貯氫和液氫存貯技術均難以實現上述指標，因此對貯氫材料的研究成為熱點。氫化鋰作為一種候選的金屬氫化物貯氫材料，具有貯氫量大，容易合成等優點，但是其熱穩定性非常高，分解溫度達到850℃，因而不能作為貯氫材料來使用。解決這個問題的一個思路 是利用活化劑將氫化鋰活化，使其在較低的溫度分解，釋放出氫氣，從而作為貯氫材料使用。該方法包括以下步驟：

1）物料混合：將低熔點金屬或合金同氫化鋰混合均勻，所述氫化鋰含量為10-95wt.％；

2）加熱放氫：將步驟1）中的混合物加熱至70-700℃；反應氣氛為氮氣、氫氣、氬氣、氮-氫混合氣或氬-氫混合氣，或者為真空。

【參考文獻】

[1] 王寶明, 張建東, 王力軍. 氫化法制備氫化鋰的工藝研究[J]. 稀有金屬, 2010 (5).

[2] 雷潔紅, 段浩, 邢丕峰, 等. 氫化鋰薄膜的應用研究[J]. 材料開發與應用, 2010, 25(5): 95-97.

[3] 孫大林；張漢平；吳宇平.一種將氫化鋰活化制氫的方法. CN200810202866.5，申請日2008-11-18