[發(fā)明專利]一種用離子液體雜化合成納米多孔磷酸鋯的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910055084.8
• 申請日: 2009-07-21
• 公開（公告）號: CN101624183A
• 公開（公告）日: 2010-01-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 單永奎;孔愛國;朱海燕;侯亞偉;王文娟
• 申請（專利權(quán)）人: 華東師范大學(xué)
• 主分類號: C01B25/37
• 分類號: C01B25/37
• 代理公司: 上海藍迪專利事務(wù)所
• 代理人: 徐筱梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多孔材料技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種用離子液體雜化合成納米多孔磷酸鋯的方法。

背景技術(shù)

磷酸鋯類化合物是近年逐步發(fā)展起來的一類多功能材料，既有離子交換樹脂一樣的離子交換性能，又有沸石一樣的擇形吸附和催化性能。同時又有較高的熱穩(wěn)定性和較好的耐酸堿性。這類材料以其獨特的插入和擔載性能而呈現(xiàn)廣闊的發(fā)展前景，在化學(xué)、光學(xué)、電子學(xué)、電磁學(xué)、材料學(xué)、環(huán)境學(xué)等諸多領(lǐng)域具有巨大的潛在應(yīng)用價值，因而使得這類介孔材料成為國內(nèi)外的研究熱點。

目前合成的磷酸鋯類化合物主要包括層狀結(jié)構(gòu)和具有分子篩結(jié)構(gòu)的多孔狀。制備方法總體來看主要包括回流法、直接沉淀法、水熱(或溶劑熱)合成法、模板合成法等。例如：2004年在材料快報(MaterialsLeteers，2004，58，3328～3331)發(fā)表的采用回流法利用無機鋯鹽經(jīng)過兩步反應(yīng)，制得形狀規(guī)則、熱穩(wěn)定性好的六角形磷酸鋯；2003年也曾在固態(tài)離子學(xué)雜志(Solid?StateIonics，2003，162～163：185～190)發(fā)表采用此種方法制備了熱性能好且結(jié)晶度良好的磷酸鋯介孔材料，該方法有利于層狀結(jié)構(gòu)的形成中國科技大學(xué)的張蕤等人采用水熱法成功制備了磷酸鋯的層狀材料。2000年在材料化學(xué)(J.Mater.Chem.，2000，(10)，2320-2324.)上也有報道用水溶液沉淀法在十六烷基三甲基溴化銨、十六胺、十二烷基硫酸鈉等作模板劑時合成了多孔磷酸鋯，但孔結(jié)構(gòu)不好。1996年發(fā)表在德國應(yīng)用化學(xué)(Angew.Chem.Int.Ed.Engl?1996，35：2677-2678)上，用氫氟酸作礦化劑，乙二胺為模板劑通過水熱合成方法合成了具有三維空曠骨架結(jié)構(gòu)的磷酸鋯晶體，之后又以不同類型的有機胺為模板劑合成了一系列具有二維或三維結(jié)構(gòu)的氟磷酸鋯晶體材料，這種方法合成的材料在焙燒除去模板劑的過程中熱穩(wěn)定性差，骨架容易發(fā)生塌陷。

磷酸鋯的催化性能不僅在于它本身的酸性，更重要的在于其它客體(或者柱撐劑)嵌人后得到的復(fù)合材料。一方面，使磷酸鋯酸性具有可調(diào)變性、改善了孔道結(jié)構(gòu)的幾何特性和擇形性能；另一方面，磷酸鋯可以通過各種手段引入各類不同的活性物質(zhì)，以制備不同用途的催化劑和催化劑載體，使其具有復(fù)合催化性能，因此對這類復(fù)合材料的研究必將具有很廣闊的發(fā)展前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用離子液體雜化合成納米多孔磷酸鋯的方法，它既利用了離子液體作為溶劑和結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑的優(yōu)勢，又將離子液體本身的基團引入納米材料中，使所制備的材料具有更優(yōu)良的性質(zhì)。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

一種用離子液體雜化合成納米多孔磷酸鋯的方法包括以下具體步驟：

a)、制備離子液體

等摩爾的1-(2-胺乙基)咪唑氫溴酸鹽與溴乙基磷酸二乙酯以甲醇為溶劑，在80℃回流攪拌48h，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫，旋蒸除去溶劑，得到粘稠液體，將此液體溶于水，加入等摩爾的氫氧化鉀，常溫下攪拌0.5h，旋蒸除去水，并濾去固體溴化鈉，真空干燥，得到離子液體1-(2-胺乙基)-3-(2-二乙氧基膦酯基)乙基咪唑溴；該離子液體含胺基和膦酸酯基官能團，具有如下結(jié)構(gòu)：

b)、合成納米多孔磷酸鋯

將質(zhì)量比為1.5～4.5∶1.0～3.0∶2.0上述的離子液體、ZrOCl₂、水置于聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，在80～120℃反應(yīng)12～36h；反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫，在產(chǎn)物中滴加28％的氨水調(diào)節(jié)pH至8～10，取固體產(chǎn)物用乙醇和水洗滌，并真空干燥，得到白色的納米多孔磷酸鋯，具有如下結(jié)構(gòu)：

本發(fā)明所述的1-(2-胺乙基)咪唑氫溴酸鹽是參照文獻“合成通訊1991年第21卷第535頁(Synthesis?Communication，1991，21，535)”合成，溴乙基磷酸二乙酯為分析純試劑，甲醇為分析純試劑。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)、將有堿性官能團的離子液體嫁接入納米材料中，有效的改善了固體納米材料的性能，極大地拓寬功能化材料的應(yīng)用范圍。

(2)、合成的材料中帶有胺基官能團，對CO₂等酸性氣體有一定的吸附性能。

(3)、合成的材料具有較小的孔道結(jié)構(gòu)，是一種良好的催化劑。

(4)、合成步驟簡單，易操作，重復(fù)結(jié)果好。

附圖說明

圖1為本發(fā)明離子液體的紅外光譜圖

圖2為本發(fā)明離子液體的核磁共振氫譜圖

圖3為本發(fā)明合成材料的紅外光譜圖

圖4為本發(fā)明合成材料的XRD譜圖