[發明專利]一種立方體磷酸鋯及其制備方法

無效

• 申請號: 201110352622.7
• 申請日: 2011-11-09
• 公開（公告）號: CN103101896A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 張冰;洪月蓉;趙斌;陳超;殷天惠;何丹農
• 申請（專利權）人: 上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: C01B25/37
• 分類號: C01B25/37
• 代理公司: 上海東方易知識產權事務所 31121
• 代理人: 唐莉莎

技術領域

本發明涉及一種磷酸鋯及其制備方法，特別是涉及一種立方體磷酸鋯的制備方法，所制得的磷酸鋯可應用于催化、離子交換等領域，屬于無機材料及合成技術領域。?

背景技術

磷酸鋯具有較強的催化、吸附和離子交換性能，被廣泛地應用于離子交換體，特別是作為載銀抗菌劑的載體。磷酸鋯的制備主要有三種方法，一種是由Clearfield?于1964年提出的回流法，該方法將八水氧氯化鋯溶于鹽酸中，加入磷酸及鹽酸混合液，反應回流1～7天，合成過程中采用強酸條件，反應時間長。另一種是G.?Alberti提出的直接沉淀法，或者叫氟配位法，該方法加入氫氟酸作為絡合劑，先與氧氯化鋯形成較為穩定配位絡合物，然后再與磷酸反應脫出氟離子生成磷酸鋯。為克服此傳統氟配位法制備磷酸鋯使用大量氫氟酸，反應溫度高，反應時間長，條件苛刻的缺陷，專利CN?1640817A?提供了一種僅使用少量的氫氟酸和濃磷酸，反應溫度較低，反應時間較短的制備磷酸鋯的方法，專利中公開的方法具體為：在1mol鋯鹽溶于水中，加入1～2mol氫氟酸和2～3mol磷酸，在60～90℃攪拌2～4小時，制備得到片狀磷酸鋯。氫氟酸的引入加快了磷酸鋯的轉化速度，但是，強腐蝕性氫氟酸的使用，對要求設備具有高的耐腐蝕性，從而增加設備成本，且對生產人員及環境存在安全隱患。再一種是近年來受到研究工作者廣泛關注的水熱晶化法，該方法將鋯鹽濃磷酸等充分混合后，移入不銹鋼或聚四氟乙烯反應釜中加熱反應，反應溫度一般高于180℃，反應過程產生高壓，對設備材質及密封性等要求高，相對投資大，且生產周期也較長。

本發明為克服以上所述磷酸鋯現有制備技術中存在的缺陷，提供了一種溫和條件下的立方體磷酸鋯制備方法：使用乙二酸為反應促進劑，反應過程不需要用到磷酸，反應溫度較低，且反應時間較短。此方法具有對設備要求低，生產周期短，可有效提高產量等優點。?

發明內容

本發明針對傳統磷酸鋯制備過程中使用大量濃磷酸或強腐蝕氫氟酸，反應溫度高及反應時間長等反應條件苛刻的缺點，提出了使用乙二酸為反應促進劑，反應過程不需要用到磷酸，反應溫度較低，且反應時間較短等溫和條件下的一種磷酸鋯制備方法，本發明的特征還在于所制備的磷酸鋯為立方體，可應用于催化、離子交換等領域，特別是可作為抗菌劑載體。

本發明提供一種立方體磷酸鋯，其特征在于，立方體磷酸鋯的邊長為0.5～1.5??m。

本發明提供一種立方體磷酸鋯的制備方法，其特征在于，在去離子水中按順序加入八水氧氯化鋯、乙二酸、磷酸氫二銨，攪拌反應后，移入聚四氟乙烯反應釜中反應，經抽濾、洗滌、干燥后得到立方體磷酸鋯。

所述八水氧氯化鋯，乙二酸、磷酸氫二胺的摩爾比為1：?1：a，其中a對應磷酸氫二胺摩爾比值為1～3。

所述攪拌反應溫度為60～80℃，攪拌轉速為150～300rpm，反應時間為3～8小時。

所述移入聚四氟乙烯反應釜中的反應溫度為140～160℃，反應時間為7～10小時。

所述干燥溫度為60～100℃。

附圖說明

圖1?實施例1所制備的磷酸鋯掃描電鏡照片。

圖2?實施例2所制備的磷酸鋯掃描電鏡照片。

圖3?對比例所制備的磷酸鋯掃描電鏡照片。

具體實施方式

下面描述本發明的兩個具體實施例及對比例，但本發明的內容不局限于此。

實施例1：

在350ml去離子水中按順序加入的16.1g八水氧氯化鋯、6.3g乙二酸、9.9g磷酸氫二銨，在75℃、250rpm下攪拌反應3h，然后移入聚四氟乙烯反應釜中，150℃反應9h，最后經過抽濾、洗滌、80℃干燥后得到立方磷酸鋯。如圖1，磷酸鋯的邊長約為0.7??m。

實施例2：

在350ml去離子水中按順序加入的16.1g八水氧氯化鋯、6.3g乙二酸、9.9g磷酸氫二銨，在75℃、250rpm下攪拌反應6h，然后移入聚四氟乙烯反應釜中，150℃反應9h，最后經過抽濾、洗滌、80℃干燥后得到立方磷酸鋯。如圖2，磷酸鋯的邊長約為1??m。

實施例3：

在350ml去離子水中按順序加入的16.1g八水氧氯化鋯、6.3g乙二酸、6.6g磷酸氫二銨，在60℃、250rpm下攪拌反應3h，然后移入聚四氟乙烯反應釜中，150℃反應7h，最后經過抽濾、洗滌、80℃干燥后得到立方磷酸鋯。磷酸鋯的邊長約為0.5??m。

實施例4：