本发明涉及磷酸锆及其制备技术领域，具体涉及一种微米级片层状磷酸锆及其制备方法。
背景技术
磷酸锆α-zr(hpo4)2·h2o是一种优良的阳离子交换剂，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。目前磷酸锆的制备方法主要有三种方法，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，加入浓磷酸，反应回流1～7天，合成过程中采用强酸条件，反应时间长，使用大量浓磷酸。另一种是g.alberti提出的直接沉淀法，又叫做氟配位法，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的配位络合物，然后与磷酸反应脱出氟离子生产磷酸锆；此方法使用使用大量氢氟酸，反应温度高，反应时间长，条件严格。再有一种是近年来受到研究工作者广泛关注的水热晶化法，该方法将锆盐与浓磷酸充分混合后，移入不锈钢或聚四氟乙烯反应釜中加热反应，反应时间一般大于24小时，反应温度一般高于150℃，反应过程产生高压，对设备材质及密封性要求高，投资大，生产周期长。
本发明为克服上述磷酸锆现有制备技术中存在的问题，提供了一种温和条件下的片层状磷酸锆α-zr(hpo4)2·h2o的制备方法：使用氟化盐为反应催化剂，使用少量的磷酸，反应温度较低，且反应时间短。此方法对设备要求低，生产周期短。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种微米级片层状磷酸锆及其制备方法，解决了现有技术磷酸锆制备技术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反应条件苛刻等缺点。本发明提出了一种使用氟化盐为反应催化剂且使用少量的磷酸的制备方法，反应温度较低且反应时间短，对设备要求低，生产周期短，应用范围广。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种微米级片层状磷酸锆，所述磷酸锆为α-zr(hpo4)2·h2o，所述α-zr(hpo4)2·h2o的平均粒度为1.0-2.0μm。
磷酸锆α-zr(hpo4)2·h2o是一种优良的阳离子交换剂，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。
上述微米级片层状磷酸锆的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、将八水合氧氯化锆加入去离子水中搅拌均匀，再加入氟化盐搅拌均匀，再加入磷酸或/和磷酸盐搅拌均匀，反应完成后保温静置，得到混合液待用；
步骤二、将上述混合液进行抽滤、洗涤、干燥后得到微米级片层状磷酸锆。
以少量氟化盐作为络合剂和催化剂，氟化盐电离出f-离子，将氧氯化锆的水解产物zro2+部分转化化为zrf62-,当这种络合物在一定温度下(60～90℃)下保温时可脱去f-离子，形成zr4+，zr4+在溶液中与h2po4-反应生成细小晶粒zr(hpo4)2·h2o，脱去的f-离子继续与溶液中的zro2+部分转化化为zrf62-随着保温的持续不断的重复上述过程，最终细小晶粒zr(hpo4)2·h2o不断长大为片层状α-zr(hpo4)2·h2o。
进一步地，所述八水合氧氯化锆与去离子水的摩尔比为1：(170-210)；所述八水合氧氯化锆与氟化盐的摩尔比为1：(1.0-6.0)；所述八水合氧氯化锆与磷酸或/和磷酸盐的摩尔比为1：(2.0-10.0)。
进一步地，所述八水合氧氯化锆与去离子水的摩尔比为1：(170-210)；所述八水合氧氯化锆与氟化盐的摩尔比为1：3.0；所述八水合氧氯化锆与磷酸或/和磷酸盐的摩尔比为1：7.0。
进一步地，所述氟化盐为氟化铵、氟化钾和/或氟化钠中的至少一种。
进一步地，所述磷酸盐为磷酸二氢钠、磷酸氢二铵和/或磷酸二氢钾中的至少一种。
进一步地，所述步骤一中搅拌的速率为60-180rpm；所述步骤一中搅拌反应的温度为60-90℃，反应时间为2-6h；所述步骤一中保温静置的温度为60-90℃，静置时间至少30min。
进一步地，所述步骤二中洗涤为去离子水洗涤2-3次；所述步骤二中干燥的温度为70-95℃，时间为1.0-2.0h。
本发明的有益效果是：
1.通过使用氟化盐的络合催化作用，在较低的温度下反应、保温一段时间，制备出微米级片层状α-zr(hpo4)2·h2o晶体粉末，未使用氢氟酸，氢氟酸是一种腐蚀性、渗透性很强的无机酸，对人体危害大，避免使用后，能最大限度的保证生产过程中人员的健康与安全；
2.制备过程中使用常压反应釜生产，不使用高压反应釜，设备投入少，设备安全系数高，反应温度为60-90℃，能耗相对低，更为节能。
附图说明
图1实施例1所制备的磷酸锆sem。
图2实施例2所制备的磷酸锆sem
图3实施例3所制备的磷酸锆xrd。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
一种微米级片层状磷酸锆，所述磷酸锆为α-zr(hpo4)2·h2o，所述α-zr(hpo4)2·h2o的平均粒度为1.0-2.0μm。
上述微米级片层状磷酸锆的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、将八水合氧氯化锆加入去离子水中搅拌均匀，再加入氟化盐搅拌均匀，再加入磷酸或/和磷酸盐搅拌均匀，反应完成后保温静置，得到混合液待用；
步骤二、将上述混合液进行抽滤、洗涤、干燥后得到微米级片层状磷酸锆。
具体地，所述八水合氧氯化锆与去离子水的摩尔比为1：(170-210)；所述八水合氧氯化锆与氟化盐的摩尔比为1：(1.0-6.0)；所述八水合氧氯化锆与磷酸或/和磷酸盐的摩尔比为1：(2.0-10.0。
具体地，所述氟化盐为氟化铵、氟化钾和/或氟化钠中的至少一种。
具体地，所述磷酸盐为磷酸二氢钠、磷酸氢二铵和/或磷酸二氢钾中的至少一种。
具体地，所述步骤一中搅拌的速率为60-180rpm；所述步骤一中搅拌反应的温度为60-90℃，反应时间为2-6h；所述步骤一中保温静置的温度为60-90℃，静置时间至少30min。
具体地，所述步骤二中洗涤为去离子水洗涤2-3次；所述步骤二中干燥的温度为70-95℃，时间为1.0-2.0h。
实施例1
在28mol的去离子水中依次加入0.155mol的八水氧氯化锆、0.43mol的氟化钾和1.02mol的磷酸后，在70℃、100rpm下搅拌3h，最后经过抽滤、洗涤、85℃干燥1.0h后得到片层状磷酸锆。然后取样进行扫描电镜观察、x-射线衍射分析以及粒度分析，结果平均粒度为1.89μm片层结构α-zr(hpo4)2·h2o。
实施例2
在167mol的去离子水中依次加入0.806mol的八水氧氯化锆、4.59mol的氟化铵和3.57mol的磷酸后，在80℃、120rpm下搅拌4h，最后经过抽滤、洗涤、70℃干燥2.0h后得到片层状磷酸锆。然后取样进行扫描电镜观察、x-射线衍射分析以及粒度分析，结果平均粒度为1.68μm片层结构α-zr(hpo4)2·h2o。
实施例3
在112mol的去离子水中依次加入0.559mol的八水氧氯化锆、2.06mol的氟化钠、1.23mol的磷酸后，在75℃、60rpm下搅拌3h，最后经过抽滤、洗涤、80℃干燥1.5h后得到片层状磷酸锆。然后取样进行扫描电镜观察、x-射线衍射分析以及粒度分析，结果平均粒度为1.72μm片层结构α-zr(hpo4)2·h2o。
实施例4
在170mol的去离子水中依次加入1.0mol的八水氧氯化锆、1.0mol的氟化铵、2.0mol的磷酸二氢钠后，在60℃、180rpm下搅拌6h，最后经过抽滤、洗涤、95℃干燥1.0h后得到片层状磷酸锆。然后取样进行扫描电镜观察、x-射线衍射分析以及粒度分析，结果平均粒度为1.53μm片层结构α-zr(hpo4)2·h2o。
实施例5
在210mol的去离子水中依次加入1.0mol的八水氧氯化锆、6.0mol的氟化钠、10.0mol的磷酸氢二铵后，在90℃、150rpm下搅拌3h，最后经过抽滤、洗涤、70℃干燥2.0h后得到片层状磷酸锆。然后取样进行扫描电镜观察、x-射线衍射分析以及粒度分析，结果平均粒度为1.64μm片层结构α-zr(hpo4)2·h2o。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。