Lítium-alumínium-hidrid pellet CAS 16853-85-3

A LiH Al hidrogénezési regenerációs reakció kinetikai vizsgálata azt mutatja, hogy a reakció a zsugorodó magmodellt követi, és a reakciósebesség egyenlete 1- (1- ) ^ (1/3)=kt, ahol a konverziós sebesség és k a sebességi állandó. Katalizátor nélkül k=0.0024 h⁻¹ 298 K-nál, és a teljes átalakítás több mint 120 órát vesz igénybe. A kinetikai ellenállás főként a H 2 LiH kristályokban való diffúziójából adódik (diffúziós együttható D=1.2 × 10⁻¹⁴ cm ²/s). Ti-alapú katalizátor (például TiCl3) hozzáadása után a k értéke 0,036 h-1-re nőtt, és a reakcióidő 15 órára csökkent. Az XPS analízis megerősítette, hogy a Ti⁴⁺ Ti3⁺-re redukálódott a reakcióban, és a kialakult Ti-H aktív helyek csökkenthetik a H₂ disszociációs energiagátot (43 kJ/mol-ról 28 kJ/mol-ra), a sebességszabályozási lépést H 2 diffúzióról felületi reakcióra tolva. A hőmérséklet kinetikára gyakorolt ​​hatása megfelel az Arrhenius-egyenletnek. A 25-80 fokos tartományban az E ₐ aktiválási energia 68 kJ/mol-ról 52 kJ/mol-ra csökken, ami a LiH Al határfelületen a katalizátor diszperzióját elősegítő hőmérséklet-emelkedésnek köszönhető.

A LAH részecskék fajlagos felülete és pórusszerkezete közvetlenül befolyásolja a tömegtranszfer hatékonyságát. A meghibásodott LiH Al kompozit részecskék fajlagos felülete 12-18 m²/g, míg a golyós őrlés után a fajlagos felület 85-100 m²/g-ra, a H2 diffúziós együtthatója pedig 8,6 × 10⁻¹ 2 cm²/s-ra nő, ami kétszer annyi reakciósebességnek felel meg. mint a kezeletlen részecskék.
Az oldószeres komplexképző rendszerben a részecskeméret 100 μm-ről 10 μm-re, a folyadék-fázisú tömegátadási ellenállás 60%-kal csökkent, a LAH · 4THF komplex képződési sebessége pedig 3,2-szeresére nőtt. Azonban a túlzott golyós marás (szemcseméret<5 μ m) can lead to particle agglomeration, which in turn reduces the effective specific surface area and deteriorates the kinetic performance. Scanning electron microscopy (SEM) observation shows that the optimal particle size for regeneration is 10-20 μ m, at which point the particles maintain good dispersion and sufficient mechanical strength.

A LiOH Al (OH) ∝ redukciójának kinetikai vizsgálata Mg alapú redukálószerrel azt mutatja, hogy a reakció a határfelületi reakció szabályozási modelljét követi, és a sebességi egyenlet ln (1- )=- kt. 298K-on a tiszta Mg-por k értéke 0,018 h⁻¹, míg a Mg Al ötvözet (20% Al-tartalommal) k értéke 0,042 h⁻¹, köszönhetően az ötvözet által kialakított mikroelem hatásnak, amely gyorsítja az elektronátvitelt. A hőmérséklet hatása a redukciós kinetikára jelentős. Ha a hőmérsékletet 25 fokról 60 fokra emeljük, az Eₐ aktiválási energia 75 kJ/mol-ról 62 kJ/mol-ra csökken, a k értéke pedig 0,096 h⁻¹-ra nő. Ha azonban a hőmérséklet meghaladja a 80 fokot, a Mg felületén sűrű MgO réteg képződik, ami a reakciósebesség hirtelen csökkenését (k=0.021 h⁻¹) és kinetikai gátak kialakulását eredményezi. 5% NH4Cl hozzáadása károsíthatja a MgO réteget, és 60 fokon megtartja a k értéket 0,089 h⁻¹ mellett, hatékonyan megoldva a passziválási problémát.

A LAH · 4THF komplex LAH részecskékké történő deszolvatációs folyamata első-rendű reakció, a sebességi egyenlet pedig ln (C ₀/C)=kt, ahol C a komplex koncentrációja. 0,01 bar vákuumfokon k=0.12 h⁻¹ 80 fokon, és 18 óra kell ahhoz, hogy az oldószer eltávolítási hatékonyság elérje a 95%-ot. Ha a vákuumfokot 0,001 bar-ra növeljük, a k értéke 0,28 h-1-re nő, és a reakcióidő 8 órára csökken. A kinetikai elemzés azt mutatja, hogy az oldószer eltávolítási folyamat aktiválási energiája Eₐ=48 kJ/mol. Programfűtéssel (50 → 80 fok, fűtési sebesség 2 fok/h) az E ₐ 35 kJ/mol-ra csökkenthető, miközben elkerülhető a LAH helyi túlmelegedés miatti bomlása. Az XRD-követés azt mutatja, hogy a LAH kristályok a (111) kristálysík mentén nőnek az oldószer eltávolítási folyamat során, és a sebességi állandó lineárisan pozitív korrelációt mutat a kristálysík növekedési sebességével (R ²=0.98).