一种立方体磷酸锆及其制备方法

专利名称：一种立方体磷酸锆及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种磷酸锆及其制备方法，特别是涉及一种立方体磷酸锆的制备方法，所制得的磷酸锆可应用于催化、离子交换等领域，属于无机材料及合成技术领域。
背景技术：
磷酸锆具有较强的催化、吸附和离子交换性能，被广泛地应用于离子交换体，特别是作为载银抗菌剂的载体。磷酸锆的制备主要有三种方法，一种是由Clearfield于1964年提出的回流法，该方法将八水氧氯化锆溶于盐酸中，加入磷酸及盐酸混合液，反应回流I 7天，合成过程中采用强酸条件，反应时间长。另一种是G.Alberti提出的直接沉淀法，或者叫氟配位法，该方法加入氢氟酸作为络合剂，先与氧氯化锆形成较为稳定配位络合物，然后再与磷酸反应脱出氟离子生成磷酸锆。为克服此传统氟配位法制备磷酸锆使用大量氢氟酸，反应温度高，反应时间长，条件苛刻的缺陷，专利CN 1640817A提供了一种仅使用少量的氢氟酸和浓磷酸，反应温度较低，反应时间较短的制备磷酸锆的方法，专利中公开的方法具体为:在Imol锆盐溶于水中，加入I 2mol氢氟酸和2 3mol磷酸，在60 90°C搅拌2 4小时，制备得到片状磷酸锆。氢氟酸的引入加快了磷酸锆的转化速度，但是，强腐蚀性氢氟酸的使用，对要求设备具有高的耐腐蚀性，从而增加设备成本，且对生产人员及环境存在安全隐患。再一种是近年来受到研究工作者广泛关注的水热晶化法，该方法将锆盐浓磷酸等充分混合后，移入不锈钢或聚四氟乙烯反应釜中加热反应，反应温度一般高于180°C，反应过程产生高压，对设备材质及密封性等要求高，相对投资大，且生产周期也较长。本发明为克服以上所述磷酸锆现有制备技术中存在的缺陷，提供了一种温和条件下的立方体磷酸锆制备方法:使用乙二酸为反应促进剂，反应过程不需要用到磷酸，反应温度较低，且反应时间较短。此方法具有对设备要求低，生产周期短，可有效提高产量等优点
发明内容
`本发明针对传统磷酸锆制备过程中使用大量浓磷酸或强腐蚀氢氟酸，反应温度高及反应时间长等反应条件苛刻的缺点，提出了使用乙二酸为反应促进剂，反应过程不需要用到磷酸，反应温度较低，且反应时间较短等温和条件下的一种磷酸锆制备方法，本发明的特征还在于所制备的磷酸锆为立方体，可应用于催化、离子交换等领域，特别是可作为抗菌剂载体。本发明提供一种立方体磷酸锆，其特征在于，立方体磷酸锆的边长为0.5
1.5 m。本发明提供一种立方体磷酸锆的制备方法，其特征在于，在去离子水中按顺序加入八水氧氯化锆、乙二酸、磷酸氢二铵，搅拌反应后，移入聚四氟乙烯反应釜中反应，经抽滤、洗涤、干燥后得到立方体磷酸锆。所述八水氧氯化锆，乙二酸、磷酸氢二胺的摩尔比为1:1:a，其中a对应磷酸氢二胺摩尔比值为I 3。
所述搅拌反应温度为60 80°C，搅拌转速为150 300rpm，反应时间为3 8小时。所述移入聚四氟乙烯反应釜中的反应温度为140 160°C，反应时间为7 10小时。所述干燥温度为60 100°C。


图1实施例1所制备的磷酸锆扫描电镜照片。图2实施例2所制备的磷酸锆扫描电镜照片。图3对比例所制备的磷酸锆扫描电镜照片。
具体实施例方式
下面描述本发明的两个具体实施例及对比例，但本发明的内容不局限于此。实施例1:
在350ml去离子水中按顺序加入的16.1g八水氧氯化锆、6.3g乙二酸、9.9g磷酸氢二铵，在75°C、250rpm下搅拌反应3h，然后移入聚四氟乙烯反应釜中，150°C反应9h，最后经过抽滤、洗涤、80°C干燥后得到立方磷酸锆。如图1，磷酸锆的边长约为0.7 m。实施例2:
在350ml去离子水中按顺序加入的16.1g八水氧氯化锆、6.3g乙二酸、9.9g磷酸氢二铵，在75°C、250rpm下搅拌反应6h，然后移入聚四氟乙烯反应釜中，150°C反应9h，最后经过抽滤、洗涤、80°C干燥后得到立方磷酸锆。如图2，磷酸锆的边长约为l m。实施例3:
在350ml去离子水中按顺序加入的16.1g八水氧氯化锆、6.3g乙二酸、6.6g磷酸氢二铵，在60°C、250rpm下搅拌反应3h，然后移入聚四氟乙烯反应釜中，150°C反应7h，最后经过抽滤、洗涤、80°C干燥后得到立方磷酸锆。磷酸锆的边长约为0.5 m。实施例4:
在350ml去离子水中按顺序加入的16.1g八水氧氯化锆、6.3g乙二酸、19.8g磷酸氢二铵，在80°C、250rpm下搅拌反应8h，然后移入聚四氟乙烯反应釜中，150°C反应10h，最后经过抽滤、洗涤、80°C干燥后得到立方磷酸锆。磷酸锆的边长约为1.5 m。对比例:
在350ml去离子水中按顺序加入的16.1g八水氧氯化锆、6.3g乙二酸、4.95g磷酸氢二铵，在75°C、250rpm下搅拌反应6h，然后移入聚四氟乙烯反应釜中，150°C反应9h，最后经过抽滤、洗涤、80°C干燥后得到非立方体磷酸锆。如图3。
权利要求
1.一种立方体磷酸锆,其特征在于,立方体磷酸锆的边长为0.5 1.5 m。
2.根据权利要求1所述一种立方体磷酸锆的制备方法，其特征在于，在去离子水中按顺序加入八水氧氯化锆、乙二酸、磷酸氢二铵，搅拌反应后，移入聚四氟乙烯反应釜中反应，经抽滤、洗涤、干燥后得到立方体磷酸锆。
3.根据权利要求2所述一种立方体磷酸锆制备方法，其特征在于，所述八水氧氯化锆，乙二酸、磷酸氢二胺的摩尔比为1:1:a，其中a对应磷酸氢二胺摩尔比值为1 3。
4.根据权利要求2所述一种立方体磷酸锆制备方法，其特征在于，所述搅拌反应温度为60 80°C，搅拌转速为150 300rpm，反应时间为3 8小时。
5.根据权利要求2所述一种立方体磷酸锆制备方法，其特征在于，所述移入聚四氟乙烯反应釜中的反应温度为140 160°C，反应时间为7 10小时。
6.根据权利要求2所述一种立方体磷酸锆制备方法，其特征在于，所述干燥温度为.60 100℃。
全文摘要
本发明涉及一种立方体磷酸锆及其制备方法。该立方体磷酸锆的边长为0.5~1.5μm，其制备方法具体如下在去离子水中按顺序加入一定量的八水氧氯化锆、乙二酸、磷酸氢二铵，搅拌反应后，移入聚四氟乙烯反应釜中反应，经抽滤、洗涤、干燥后得到立方体磷酸锆；其中，八水氧氯化锆，乙二酸、磷酸氢二胺的摩尔比为1:1:a，其中a对应磷酸氢二胺摩尔比值，值为1~3；a为整数或非整数。该制备方法工艺简单，所制备的立方体磷酸锆尺寸均匀，可应用于催化、离子交换等领域，特别是可作为抗菌剂载体。
文档编号C01B25/37GK103101896SQ20111035262
公开日2013年5月15日 申请日期2011年11月9日 优先权日2011年11月9日
发明者张冰, 洪月蓉, 赵斌, 陈超, 殷天惠, 何丹农 申请人:上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司