合成制备方法
制法Th+(1±x/2)H2→ThH2±x
由金属钍与氢反应制备,此反应为可逆反应。由反应方程式可以看出氢化钍具有ThH2±x的非整比组成,在反应过程中控制不同的氢分压及温度条件,就可以制得组成不同的产品。ThH2的制备关键是控制好条件。
反应装置如图所示。
图氢气净化装置及氢化反应装置
1—氢气入口;2—汞鼓泡器;3—钯棉;4—电炉250~300℃(用铜代替钯棉时为600℃);5—液氮阱;
6—金属铀切片;7—电炉650~700℃(是钛海绵时为1000℃,反应管为石英玻璃管);8—水冷夹套;9—石英舟;
10—试料;11—石英玻璃反应管;12—电炉;13—热电偶;14—球面接头;15—真空抽气口;16—水银压力计;
17—鼓泡器(扩散泵油);18—氢气出口
将金属钍圆棒或切片用四氯化碳、丙酮洗涤以除去油分,然后在稀硝酸中短时间浸渍,除去表面氧化物。用水洗涤后再用丙酮干燥。然后将其置于石英舟内,迅速放入图中的反应管11中(金属钍在其生成氢化物后,因体积增大,所以必须考虑试样的体积只能占总空间的1/3以下)。将系统抽真空至1.3×10-3Pa(l×10-5mmHg)以下,接着将电炉12升温,达到400℃以后,关闭与排气系统连接的旋塞。开启钢瓶,使氢气经净化装置3~7导入反应管11,压力维持在100kPa(1atm),从鼓泡器17连续鼓泡放出,并保持这一流速。反应在400℃时15min或更长时间完成(为了确证反应是否结束,可关闭氢的导入系统,观察氢压是否有变化),等达到平衡状态以后,停止导入氢气,并排气,直到氢压达到数毫米汞柱为止。关闭系统,温度降至200℃。再抽真空至1.33×10-3Pa~1.33×10-4Pa(10-5~10-6mmHg),在此真空下降至常温。这样所制得产物即为氢化钍细粉。如欲制备高填充率、块状产品,可在850℃下、用101.325kPa(1大气压)的氢使之氢化后,经数小时冷却至400℃,随后按上述操作进行降温,即得到所需产品。