[發明專利]在低共熔混合物中制備的磷酸鋯晶體材料及制備方法

無效

• 申請號: 200910074847.3
• 申請日: 2009-07-07
• 公開（公告）號: CN101597043A
• 公開（公告）日: 2009-12-09
• 發明（設計）人: 董晉湘;危海波;陳釗鋒;劉雷;徐紅;李晉平
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C01B25/37
• 分類號: C01B25/37;C01G25/00
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司
• 代理人: 龐建英

技術領域

本發明在低共熔混合物中制備的磷酸鋯晶體材料及制備方法，屬 于無機材料領域，具體來講涉及一種采用低共熔混合物作為溶劑和模 板劑合成磷酸鋯晶體材料的制備方法。

背景技術

磷酸鋯晶體材料由于在離子交換、吸附、催化和質子傳導等方面 具有優良的性能而引起人們的廣泛關注。隨著研究的深入，人們對磷 酸鋯晶體的結構與性能不斷提出新的要求。因此，合成具有新型晶體 結構和性能優良的磷酸鋯晶體材料是當前該領域的研究熱點。

磷酸鋯晶體以磷、氧和鋯三種元素相互連接構成的無機骨架結 構，磷通常以四配位PO₄形式存在，而鋯以六配位ZrO₆、ZrO₅F或 ZrO₄F₂的形式與磷氧四面體相連接。磷和鋯嚴格交替排列，不存在 P-O-P和Zr-O-Zr鍵，在磷酸鋯骨架結構的孔道中通常存在同骨架負 電荷數相等的有機胺陽離子。磷酸鋯晶體材料一般選用溶劑熱方法進 行制備。目前，采用溶劑熱方法已經制備出一些具有一維鏈狀、二維 層狀和三維開放骨架結構的磷酸鋯晶體材料。

離子液體熱合成法是2004年由英國St?Andrews大學的Russell Morris教授課題組報道的一種新的無機晶體材料合成方法，該方法與 傳統的溶劑熱方法不同，其特點是在合成體系中離子液體不僅僅是溶 劑，而是即是溶劑又是模板劑，離子液體熱合成法將無機晶體材料的 合成帶到了一個完全嶄新的領域，因而受到人們的高度重視。

發明內容

本發明在低共熔混合物中制備的磷酸鋯晶體材料及制備方法，目 的在于公開一種將離子液體熱合成方法引入到磷酸鋯晶體材料的合 成中，采用具有離子液體特性的低共熔混合物制備磷酸鋯晶體材料及 制備方法的技術方案。

本發明在低共熔混合物中制備的磷酸鋯晶體材料，其特征在于是 一種將離子液體熱合成方法引入到磷酸鋯晶體材料的合成中，采用具 有離子液體特性的季銨鹽與有機酸反應獲得低共熔混合物，簡稱 DES，作為溶劑兼模板劑制備的磷酸鋯晶體材料，進一步講：是一種 將鋯化合物與低共熔混合物加入到帶聚四氟乙烯內襯的不銹鋼反應 釜中，攪拌均勻后，依次再加入含磷化合物、氟化物或者氮雜環化合 物，繼續攪拌直至物料均勻，密封反應釜，將其放入烘箱中，經過晶 化，取出反應釜，室溫冷卻，用蒸餾水洗滌樣品，過濾，得到固體產 物的磷酸鋯晶體材料，得到的固體產物的磷酸鋯晶體在室溫下風干， 產物的晶體結構用X-射線粉末衍射XRD進行表征。

2、權利要求1所述的一種在低共熔混合物中制備磷酸鋯晶體材 料的制備方法，其特征在于是按下列步驟進行的：

I、低共熔混合物制備：將季銨鹽與有機酸置于圓底燒瓶中加熱 到100±5℃，至反應物為透明液體，即得到反應所需的低共熔混合 物(簡稱DES)，制備所述低共熔混合物的投料比為季銨鹽∶有機酸 (摩爾比)＝(0.5-2.0)∶1，制備所述低共熔混合物的季銨鹽分別 為四丙基溴化銨、四乙基溴化銨或四甲基氯化銨；制備所述低共熔混 合物的有機酸分別為草酸、丙二酸、丁二酸、己二酸或苯甲酸；