[發明專利]一種用羥基磷灰石制備介孔材料的方法

有效

• 申請號: 201310493423.7
• 申請日: 2013-10-21
• 公開（公告）號: CN103537253A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 馬軍;柳旭升;楊晶;劉增賀
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B01J20/04
• 分類號: B01J20/04;B01J20/30;C02F1/28
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 牟永林

技術領域

本發明涉及制備介孔材料的方法，屬于水中污染物處理的技術領域。

背景技術

介孔材料是指孔徑在2～50nm之間，比表面積大、孔徑分布均勻的多孔材料。具有選擇性好，擴散和吸附能力強的特點。介孔材料廣泛應用于石油、化工、電子等領域，具有巨大的應用價值。羥基磷灰石(hydrosyapatite,HAP)與骨和牙齒的無機礦物成分相似，具有良好的生物相容性和生物活性。羥基磷灰石晶體為六方晶系，其結構中的鈣離子可以被多種金屬置換，從而表現出不同的性能。鐵是一種容易獲得、經濟實用的金屬元素，鐵離子改性磷灰石具有價格低廉，生物相容性好的特點，因而得到廣泛研究。目前常用的鐵改性磷灰石通常是以低濃度鐵離子摻雜在原料前驅體中，以共沉淀方式制備后，再進行高溫灼燒。由于鐵離子在磷灰石結構中的低容納性，以及高濃度鐵會促使產生磷酸三鈣，這種制備方法限制了鐵元素的摻雜量。

利用離子交換法制備鐵改性磷灰石的報道比較少見，Masato?Wakamura和Yoshiaki?Tanizawa等人分別以低濃度硝酸鐵(0～0.01摩爾/升)、低濃度FeNH₄(SO₄)₂(0.0125摩爾/升)制備了三價鐵改性磷灰石。但是，關于使用高濃度鐵鹽離子交換法制備鐵改性羥基磷灰石介孔材料的研究尚未見報道。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有制備鐵改性磷灰石介孔材料的方法無法制備出高比表面積、孔徑集中在4.2nm附近呈單峰分布的介孔材料的問題，提供一種用羥基磷灰石制備介孔材料的方法。

本發明的一種用羥基磷灰石制備介孔材料的方法，按照以下步驟進行：

一、將羥基磷灰石和濃度為0.01～0.05mol/L的鐵鹽水溶液按質量與體積比為8～10g：1L的比例混合，然后將混合物于180～300r/min的轉速下攪拌10～20min，得到鐵改性羥基磷灰石，其中所述的鐵鹽水溶液溫度為25℃～30℃；

二、將步驟一得到的鐵改性羥基磷灰石用去離子水進行洗滌至pH值為5～7，將洗滌后的鐵改性羥基磷灰石于105℃～110℃下烘干22～26h，即得到鐵改性羥基磷灰石介孔材料。

本發明采用的羥基磷灰石是以天然貝殼粉體直接中低溫合成的（購自寧波經濟技術開發區晶格新材料開發有限公司），該羥基磷灰石的制備方法參見中國專利申請號為200410067736.7公開的內容。

本發明包含以下有益效果：

1、本發明是采用以天然貝殼粉體直接中低溫合成制備的羥基磷灰石為原料，具有來源廣泛、價格低廉、制備工藝簡單、不涉及有機物原料和不污染環境的特點；

2、利用本發明方法制得的介孔材料具有孔徑集中分布的優良性質，本發明利用高濃度鐵離子交換法制得的介孔材料具有高比表面積180～220m²/g、孔徑集中在4.2nm附近、呈單峰分布、重現性好、分散性良好并且產量高；

3、本發明適用于水中污染物處理技術領域，并且整個制備方法工藝簡單、原料經濟成本低并且環境友好，便于進行規模化生產。

附圖說明

圖1為實施例一鐵改性羥基磷灰石介孔材料制備前后的XRD圖，其中a為羥基磷灰石原料粉末的XRD圖，b為制備得到的鐵改性羥基磷灰石介孔材料粉末的XRD圖；

圖2為實施例一制備的鐵改性羥基磷灰石介孔材料的N2吸附-脫附等溫線；

圖3為實施例一制備的鐵改性羥基磷灰石介孔材料的孔徑分布曲線。

具體實施方式

本發明技術方案不局限于以下所列舉具體實施方式，還包括各具體實施方式間的任意組合。

具體實施方式一：本實施方式一種用羥基磷灰石制備介孔材料的方法，按以下步驟進行：

一、將羥基磷灰石和濃度為0.01～0.05mol/L的鐵鹽水溶液按質量與體積比為8～10g：1L的比例混合，然后將混合物于180～300r/min的轉速下攪拌10～20min，得到鐵改性羥基磷灰石，其中所述的鐵鹽水溶液溫度為25℃～30℃；

二、將步驟一得到的鐵改性羥基磷灰石用去離子水進行洗滌至pH值為5～7，將洗滌后的鐵改性羥基磷灰石于105℃～110℃下烘干22～26h，即得到鐵改性羥基磷灰石介孔材料。

本實施方式的有益效果：

1、本實施方式是采用以天然貝殼粉體直接中低溫合成制備的羥基磷灰石為原料，具有來源廣泛、價格低廉、制備工藝簡單、不涉及有機物原料和不污染環境的特點；