超临界氮处理的活性多孔材料的净化

以下实验的总体目标是使用超临界氮净化镁洞、氢化物、多孔、复合氢化物和高密度储氢材料。这是通过首先在零下 163 摄氏度和 20 bar 的相图近临界区域将钕氢镁样品浸泡在压缩液氮中来实现的，其中其高流体密度表明对目标杂质（如 Dior 和末端丁基物质）具有高溶剂能力。作为第二步，液氮在零下 123 摄氏度和大约 100 巴的压力下被加热并压缩到相图的致密超临界区域。

接下来，可以通过在零下 123 摄氏度下缓慢降低压力至真空来从样品中提取超临界氮和任何溶解的物质，从而规避液-气相变，其中表面张力效应会导致目标物质提取不良。结果表明：经过迭代超临界氮气干燥处理后，气体正在分解;穴氢化镁的产品仅由基于程序升温分解与红外光谱相结合的氢组成。

我们研究活动的重点是与可再生能源储存相关的材料科学。自从我们开始对作为储氢材料的复杂氢化物进行开创性研究以来，硼氢化物化合物的合成一直是一个挑战。纯化合物很难生产，但对于科学研究至关重要。

纯化方法可以帮助回答固态储氢领域的关键问题，例如杂质在复杂水合物的分解反应中起什么作用。答案仍然很复杂，即使在今天也是一个有争议的话题。追求这一策略的想法受到 hopin 同事工作的启发，他们在 2009 年报告了超临界二氧化碳在金属有机框架活化中的有效利用。

在这里，我们以类似的方式将氮用于多孔复杂氢化物，方法是在远低于 EBR 的温度下利用其相图的高密度超临界区域。与超临界二氧化碳干燥等现有方法相比，超临界氮气处理的主要优势在于，氮气正朝着强还原性化合物的方向发展，如异化物和硼氢化物，同时仍然表现出理想超临界溶剂的许多优点。全部四个。

这种特殊方法已被证明可有效处理多孔镁氢化物。它也可以应用于二氧化碳反应性禁止使用的其他材料。作为干燥剂或萃取剂，所需的低温和适度的压力使其几乎普遍适用。使用基本的超临界干燥装置，该干燥装置由供气加样歧管、真空系统、温度和压力传感器以及样品环境组成，所有这些都通过高压气体管连接，在环境温度下，在内部气氛（如阿贡手套箱）下将 0.1 至 0.5 克硼氢化镁负载到样品架中。

用过滤器垫圈关闭样品架，然后关闭阀门。从手套箱中取出样品架后，将其连接到设备上，然后打开 Dosing 歧管通过 V 2 进行真空并抽真空。打开 V 3 并抽真空后，通过 V 1 将氮气置于设备中，然后通过 V 2 抽真空。

抽真空并清除几次。然后打开 V 4 并在室温下抽空样品长达 24 小时。为了达到系统的最小压力，通过在剪刀式升降机上将样品槽升高到位，将样品槽安装在样品架周围。

在此之后，将加热器设置为所需的未来液体温度零下 163 摄氏度，并继续抽空设备直到温度平衡 对于硼氢化镁的氮气超临界干燥加工，选择零下 163 摄氏度的液体温度，相当于每毫升 0.6 克的中间密度。接下来，关闭 V 两个节流阀，慢慢打开 V 1，让压力增加到相图的液体区域，使其超过 20 bar，从而关闭系统以进行真空。在 20 bar 和零下 163 摄氏度下平衡系统后，让样品在液氮中浸泡 4 小时。

将加热器设置为零下 123 摄氏度，斜坡小于或等于每分钟 2 度。在最大额定压力和负 123 摄氏度下平衡系统后，允许压力增加不高于设备的最大额定压力。此时，让样品在超临界氮气中浸泡 1 小时或更长时间。

关闭 V 1，然后通过节流 V 2 小心地将系统打开以进行真空处理，使压力尽可能缓慢地降低。取出样品槽并完全打开 V 2 以完全抽空样品，处理后在室温和高真空下平衡样品。关闭阀 V 3 和 V 4，然后从仪器中取出样品架。

将样品架转移到惰性环境中进行处理，例如装满氩气的手套箱。最后，从样品架中取出样品，并在环境温度下储存在密封容器中。本文描述的超临界氮气干燥方法成功地纯化了多孔硼氢化镁。

提取的目标种类是 D 钻孔和非特异性末端丁基杂质，在用超临界氮干燥进行迭代处理后，它们被减少到可以忽略不计的数量，红外光谱显示，在三次处理后分解过程中产生的气态物质，没有检测到杂质残留。一旦为特定应用建立了一组成功的方案条件，就可以扩大该技术的规模以纯化大量合成材料。主要限制是样品应与浴槽有足够的热接触，因此应适当设计样品环境。

在为该程序准备合适的设备时，最重要的考虑因素是低温浴。由于此过程不需要特别低的温度，因此我们选择了简单的设计，包括一个典型的台式下降加热器，浸入泄漏的氮气中作为冷却剂，遵循此程序。可以对所得样品进行 X 射线光电子光谱、红外光谱或拉曼光谱等分析方法。

没有残留杂质的不良影响，样品可以在表征前立即轻松处理。超临界萃取技术已用于各种应用。从咖啡豆的脱咖啡因到使用氮气作为萃取剂在多孔载体中进行催化剂沉积的先进方法，我们只是将这些技术的适用性扩展到与其他更常见的超临界溶剂反应的材料。

新技术的开发使科学家能够回答与新兴材料相关的问题。对于氢能应用，超临界氮加工可能会带来下一代复杂的水电，更接近于在未来可持续能源领域中用作移动储氢材料。