[发明专利]一种棒状磷酸锆及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磷酸锆及其制备方法，特别是涉及一种棒状磷酸锆及其制备方法，所制得的棒状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。

技术背景

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1～7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，有文献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，文献中公开的方法具体为：在1mol锆盐溶于水中，加入1～2mol氢氟酸和2～3mol磷酸，在60～90℃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℃，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棒状磷酸锆制备方法：首先使用乙二酸和乙二胺作为反应促进剂，合成过程仅使用少量的磷酸(磷酸与氧氯化锆的摩尔比为1∶1)，反应温度为20～40℃，接近室温条件，且反应时间短。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，提出了使用乙二酸和乙二胺作为反应促进剂，磷酸用量较少，反应温度低，时间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棒状，可应用于催化、离子交换等领域，特别是可作为抗菌剂载体。

本发明提供一种棒状磷酸锆，其特征在于，棒状磷酸锆的直径为0.4～1.0um，长径比为5～20。

本发明提供一种棒状磷酸锆的制备方法，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、磷酸及乙二胺，搅拌反应，经过抽滤、洗涤、干燥后得到棒状磷酸锆。

其中八水氧氯化锆、乙二酸、磷酸、乙二胺摩尔比值为1∶a∶1∶b，其中a对应乙二酸摩尔比值，值为3～5；b对应乙二胺摩尔比值，值为3～5，a、b为整数，或非整数。

反应温度为20～40℃，搅拌转速为150～300rpm，反应时间为3～8小时；干燥温度为60～100℃。

该制备方法工艺简单，所制备的棒状磷酸锆尺寸均匀，可应用于催化、离子交换等领域，特别是可作为抗菌剂载体。

附图说明

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、25.2g乙二酸、4.9g磷酸及13.5g乙二胺，在30℃下搅拌反应3h，搅拌速率250rpm，最后经过抽滤、洗涤、80℃干燥后得到棒状磷酸锆，如图1，磷酸锆直径约为500nm，长径比约为15。

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、25.2g乙二酸、4.9g磷酸及13.5g乙二胺，在30℃下搅拌反应6h，搅拌速率250rpm，最后经过抽滤、洗涤、80℃干燥后得到棒状磷酸锆，如图2，磷酸锆直径约为750nm，长径比约为10。

对比例

在350ml去离子水中按顺序加入的16.1g八水氧氯化锆、12.6g乙二酸、4.9g磷酸及13.5g乙二胺，在30℃下搅拌反应3h，搅拌速率250rpm，最后经过抽滤、洗涤、80℃干燥后得到非棒状磷酸锆，如图3，磷酸锆长约200nm，宽70nm。