[發明專利]一種高純三維多孔疏松結構Fe(PO3)3的制備方法

有效

• 申請號: 201110278039.6
• 申請日: 2011-09-19
• 公開（公告）號: CN102336401A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: 陳煜;陳煉;周益明;唐亞文;陸天虹
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: C01B25/44
• 分類號: C01B25/44
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 韓朝暉

技術領域

本發明涉及一種偏磷酸鐵的制備方法，具體涉及一種高純三維多孔疏松結構Fe(PO₃)₃的制備方法，屬于無機材料技術領域。

背景技術

三價氧化態的過渡金屬多磷酸鹽是一類性質突出的化合物，代表的有Fe(PO₃)₃、Cr(PO₃)₃、Ti(PO₃)₃等。此類多磷酸鹽化合物是由無限多個一維PO₃單鏈和孤立的八面體MO₆構成。每個MO₆基團和相鄰的六個MO₆基團之間通過磷酸基團相連接，MO₆八面體和周圍的六個PO₄四面體通過共享O構成三維的網絡結構。結構的特殊性賦予此類化合物諸多特有的性質，如磁性、多相催化、離子交換和光學特性等。偏磷酸鹽同時也是一種工業試劑，存在多種聚集狀態如六偏磷酸鹽等。對于Fe(PO₃)₃，當溫度低至T_N=10K以下時，Fe(PO₃)₃具有反磁性。

目前，Fe(PO₃)₃的制備方法主要為高溫固相法，即以五氧化二磷、磷酸、磷酸鹽、磷酸氫鹽等為磷源，鐵鹽或氧化鐵為鐵源，經過充分研磨后在高溫爐中焙燒制得Fe(PO₃)₃。此外，還有微波燒結法等。但這些方法也都是采用無機含磷化合物做為磷源。該類方法在制備過程不易控制，制的得Fe(PO₃)₃的純度不高，粒子的粒徑較大。因此，如何以低廉的成本制得較純的Fe(PO₃)₃，以擴大其在工業方面的應用是一個值得深入關注的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種高純三維多孔疏松結構Fe(PO₃)₃的制備方法。

完成上述發明任務的技術方案是：

一種高純三維多孔疏松結構Fe(PO₃)₃的制備方法，其特征在于：配制有機膦酸和水溶性鐵鹽的混合溶液，調節其pH=1~6，在攪拌條件下將混合液加熱反應，過濾，洗滌，烘干得到前驅體；將所得到的前驅體焙燒后即得到所述的Fe(PO₃)₃。

更具體和優化的，所述的Fe(PO₃)₃的制備方法包括以下步驟：

1）配制有機膦酸和水溶性鐵鹽溶液，混合后攪拌1~2小時，HCl溶液調節pH=1~6；

2）步驟1）所得產物在攪拌下70~90℃加熱反應0.5～5小時，生成鐵配位化合物，過濾，洗滌，烘干得到前驅體；

3）將步驟2）所得絡合物前驅體在500~800℃下空氣氣氛中焙燒3~9小時制得所述的Fe(PO₃)₃。

發明方法以有機膦酸為磷源，通過熱分解制備高純三維多孔疏松結構的偏磷酸鐵（Fe(PO₃)₃）。通過調節適當的pH，使反應充分進行，制備純的配位化合物前驅體，煅燒后可得到三維多孔疏松結構的高純Fe(PO₃)₃。

所述有機磷源為甲叉膦酸型化合物或是它們的水溶性鹽，包括但不限于二乙烯三胺五甲叉膦酸、乙二胺四甲叉膦酸、氨基三甲叉膦酸、己二胺四甲叉膦酸或雙1，6-亞己基三胺五亞甲基膦酸，以及它們的鹽，如二乙烯三胺五甲叉膦酸鈉、二乙烯三胺五甲叉膦酸五鈉，乙二胺四甲叉膦酸鈉、乙二胺四甲叉膦酸五鈉，氨基三甲叉膦酸鉀、氨基三甲叉膦酸五鈉，己二胺四甲叉膦酸五鈉、己二胺四甲叉膦酸鉀鹽或雙1，6-亞己基三胺五亞甲基膦酸鈉。所述的有機磷酸具有高效分散性能，能與金屬離子形成穩定的配合物，以乙二胺四甲叉膦酸（EDTMPA）為例，其結構式如下式所示：

?是一種配位能力極強的絡合劑，電噴霧質譜研究表明，與三價鐵離子制得的前軀體為配位方式為1：1的Fe-EDTMP絡合物。

所述水溶性鐵鹽優選為Fe(NO₃)₃或FeCl₃。

所述有機膦酸和水溶性鐵鹽的摩爾比優選為1:?1。