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氘化鋰是一種特殊的化工產(chǎn)品，分子式LiD，分子量8.96，外觀呈蘭色或灰白色粉末。CAS：13587-16-1.密度：0.906，熔點680℃，自燃或引爆溫度200℃，在常溫常壓下穩(wěn)定，不得與氧化物、酸、水分(包括潮濕空氣)及酒精的物體接觸。必須儲存在通風陰涼干燥的惰 性氣體中。粉末狀的氫化鋰與液態(tài)水反應(yīng)形成 LiOH和H，反應(yīng)放熱且速率很大，可能會引發(fā)著火，甚至形成爆炸性混合氣體。
氘化鋰在冷壓等加工過程中會產(chǎn)生細粉末，這些固體廢物的化學性質(zhì)與氫化鋰相似，具有潛在的反應(yīng)活性，因此必須對氫(氘)化鋰固體廢物進行處理以降低其反 應(yīng)活性。美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室在上世紀90 年代初期研制了一種處置 方法：即通過與潮濕氮氣中的水汽反應(yīng)，使氫化鋰中的氫得以釋放，反應(yīng)活性降低。他們的研究表明，反應(yīng)速率隨濕度和溫度的增加而增大，反應(yīng)過程可以采用收縮未反應(yīng)芯模型進行描述。
隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，對氘化鋰的需求量與日俱增，而我國在此之前沒有氘化物的生產(chǎn)，我們在我國首先開發(fā)氘化鋰的合成研究。在過去的研究報道之中，氘化鋰多采用在一定加熱溫度條件下直接通入氘氣 進行制備，這是制備氘化鋰的最為便捷的方式，但是由于氘氣與鋰的反應(yīng)程度 不夠，存在著氘化鋰缺陷多、氘/鋰原子比過小、吸氘量不足等問題，這也為氘 化鋰的規(guī)模研究與應(yīng)用造成了障礙。
因此，創(chuàng)新和改進氘化鋰制備工藝，快速、 經(jīng)濟、高效地制備高純度、低缺陷的氘化鋰，將為氘化鋰的快速發(fā)展應(yīng)用奠定 基礎(chǔ)，具有重大意義和價值。
過去很長一段時間以來，由于氘化鋰一直應(yīng)用于核聚變方面研究，因此需求量和使用量都比較小。然而，進入二十一世紀之后，隨著氘的用途的越來越廣泛，氘化鋰的應(yīng)用范圍也在逐漸被擴大。
比如，從化學的角度考慮，氘化鋰儲氘量豐富，氘化鋰含氘量達22.48％，1kgLi可以反應(yīng)吸收290g氘，更為優(yōu)異的是，不同于鎂、鈦等的氘化物，氘化鋰是唯一能生成穩(wěn)定得足以熔融而不分解 的氘化物堿金屬，這使得氘化鋰在儲氘方面有著很好的應(yīng)用前景。
又比如，1kg 鋰燃燒后可釋放42998kJ的熱量，是用來作為火箭燃料的最佳金屬之一，氘化鋰擁有很高的化學能量水平，有望作為含能組分在猛炸藥、推進劑等中添加使用，以大大增強含能材料的做功能力。將氘化鋰應(yīng)用于含能材料研究，這意味著對氘化鋰的儲氘品質(zhì)提出更高要求，也意味著氘化鋰未來將擁有很大的需求量。其應(yīng)用舉例如下：
用于合成氘化鋁鋰。氘化鋁鋰是一種特殊的精細化工 產(chǎn)品，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，對氘化鋁鋰的需求量日益增加。LiAlD4合成的技術(shù)含量較高，利潤空間較大，但在生產(chǎn)過程中涉及到高溫、易燃、易爆等方面的問題，工藝參數(shù)的控制 要求十分嚴格，因此國內(nèi)研發(fā)處于空白階段。合成工藝包括以下步驟：
(1) 氘化鋰的合成：將金屬鋰放入反應(yīng)裝置中，密封；反應(yīng)裝置的一端用于抽真空和通入氣體，另一端通過管路連接有安全裝置，安全裝置內(nèi)裝有水銀；對反應(yīng)裝置減壓抽真空，抽真空后，從反應(yīng)裝置的一端通入惰性氣體；再抽真空，再通入惰性氣體，如此反復三次，使得反應(yīng)裝置中充滿惰性氣體；開始升溫，通入的氣體由惰性氣體變?yōu)殡畾?；維持反應(yīng)溫度為650-760℃常壓反應(yīng)，反應(yīng)過程中反應(yīng)裝置內(nèi)持續(xù)存在吸氘現(xiàn)象；當反應(yīng)裝置另一端 的安全裝置內(nèi)的水銀中出現(xiàn)氣泡時，繼續(xù)恒溫維持1-120min；當安全裝置不再出現(xiàn)吸氘現(xiàn)象且安全裝置內(nèi)的水銀中出現(xiàn)大量氣泡時，停止加熱，同時停止通入氘氣，改通惰性氣體，反應(yīng)結(jié)束；
(2) 氘化鋁鋰的合成：將三氯化鋁溶于乙醚或者四氫呋喃中制成三氯化鋁溶液，滴加到步驟1)得到的氘化鋰與乙醚或者四氫呋喃的混合物中，在回流的乙醚或者四氫呋喃中常壓反應(yīng)，反應(yīng)溫度為乙醚或者四氫呋喃的回流溫度，當三氯化鋁溶液滴加完成后反應(yīng)結(jié)束；其中目標產(chǎn)物LiAlD4溶解于乙醚或者四氫呋喃中，經(jīng)過蒸餾、減壓、真空后除去乙醚或 者四氫呋喃，得到白色粉末，即目標產(chǎn)物LiAlD4；所述三氯化鋁與氘化鋰的質(zhì)量比為3.5-3.8：1。
一種氘化鋰的生產(chǎn)工藝及其濃度檢測方法。具體設(shè)計方案為：
金屬鋰在一定溫度下與氘氣直接反應(yīng)，生成氘化鋰，其反應(yīng)式為：
在一個反應(yīng)裝置中，放入一反應(yīng)舟，加入金屬鋰，加蓋密封，開始升溫，通入氬氣。氘化鋰合成過程中的影響因素包括反應(yīng)溫度、金屬鋰純度、氘氣純度、氘氣中同位素豐度，氘化鋰合成的反應(yīng)溫度為690℃-760℃；氘化鋰合成的反應(yīng)時間為7h-9h。具體步驟如下：
步驟一、在惰性氣體保護下，將塊狀金屬鋰置于耐高溫敞口槽內(nèi)，將耐高溫敞口槽置于敞口耐高溫容器中；
步驟二、在惰性氣體保護下，將步驟一的整體放入高溫加熱爐艙內(nèi)，迅速關(guān)閉爐艙；通過抽真空與通入惰性氣體，使高溫加熱爐艙內(nèi)的氣體完全排出；
步驟三、通過抽真空與通入氘氣，置換出高溫加熱爐艙內(nèi)的惰性氣體，同時使高溫加熱爐艙內(nèi)處于負壓狀態(tài)；
步驟四、保持步驟三的負壓狀態(tài)，以10～30℃/min的升溫速率將溫度升至 120～190℃；然后通入氘氣，恒定溫度下反應(yīng)一段時間后；持續(xù)通入氘氣，同時 以3～15℃/min的速度升溫至150～300℃；持續(xù)通入氘氣，再以5～20℃/min的升溫速度將爐艙溫度升至250～600℃，停止加熱，恒定溫度和氘氣流速，直至氘氣壓力表與加熱反應(yīng)爐內(nèi)的壓力完全處于平衡；
步驟五、將加熱爐艙溫度冷卻至常溫，用氬氣置換出爐艙內(nèi)的氘氣，得到氘化鋰。
[1] 李贛, 陸光達, 敬文勇, 等. 氘化鋰粉末與 O2, CO2 和水汽的反應(yīng)動力學研究[J]. 核化學與放射化學, 2004, 26(2): 99-102.
[2] 劉吉平：劉曉波.一種高溫直接法制備氘化鋰的方法.CN201410458139.0，申請日20140910
[3] 車榮睿：陳昱：趙海燕：車瀛照：趙青.一種氘化鋁鋰的合成工藝CN201710242771.5，申請日20170414
[4] 車榮睿：陳昱：車瀛照：趙海燕.氘化鋰的生產(chǎn)工藝及其純度檢測方法.CN201611222148.5，申請日20161219