[发明专利]一种介孔稀土磷酸盐及其制备方法

摘要

本发明公开了一种介孔稀土磷酸盐及其制备方法，属多孔纳米材料领域。即以有序孔道结构的介孔二氧化硅为硬模板剂的方法，往二氧化硅孔道中填入可溶性稀土盐/浓磷酸/浓硝酸的均相溶液，通过直接挥发除去硝酸溶剂，从而将磷酸盐在孔道中沉淀，进一步通过高温焙烧处理，使得稀土磷酸盐在介孔孔道中固化，除去二氧化硅硬模板剂后得到稀土介孔磷酸盐。本发明的介孔稀土磷酸盐具有有序度高、孔径和介孔结构可调、比表面积和孔径、孔容大等特点，其比表面积为100～500m²/g，孔径为3～8nm，孔容为0.15～1.5cm³/g。所制备的介孔稀土磷酸盐可用于放射性废弃物的包埋处理。

主权项

1、一种介孔稀土磷酸盐的制备方法，其特征在于包括如下制备步骤：(1)稀土磷酸盐均相溶液的配置将稀土可溶性盐溶解于浓度为16mol.L-1的浓硝酸，然后加入浓度为14mol.L-1的浓磷酸，配成稀土磷酸盐均相溶液；其中可溶性稀土盐、浓磷酸与浓硝酸的摩尔比为1∶0.5～3.5∶1.0～8.0；所述的可溶性稀土盐采用稀土硝酸盐或盐酸盐；优先选用稀土硝酸盐；其中稀土硝酸盐为稀土硝酸钇、硝酸镧、硝酸镨、硝酸钕、硝酸钐、硝酸钆、硝酸镝中的一种或几种混合物；其中盐酸盐为氯化钇以及氯化镧、氯化镨、氯化钕、氯化钐、氯化钆、氯化镝中的一种或几种混合物；(2)、介孔二氧化硅硬模板剂的液态烷烃分散液的制备将介孔二氧化硅硬模板剂分散到液态烷烃中组成二氧化硅的液态烷烃分散液；介孔二氧化硅硬模板剂同液态烷烃的质量比为1∶15～100；介孔二氧化硅硬模板剂为采用孔径为2～50nm的多孔二氧化硅材料，如二维六角(P6m)的SBA-15或三维立方结构(Ia3d)的KIT-6；其中液态烷烃为正丁烷，正戊烷正己烷、正庚烷和正辛烷或它们的混合物；(3)稀土磷酸盐/二氧化硅复合物的制备将步骤(1)获得的稀土磷酸盐均相溶液加入到步骤(2)获得的液态烷烃的介孔二氧化硅硬模板剂的分散液中，其中稀土磷酸盐均相溶液同介孔二氧化硅硬模板剂的质量比为1∶0.3～10，同时搅拌，控制搅拌转速为200～600r/min，直至硝酸溶剂完全挥发至干，即得稀土磷酸盐/二氧化硅复合物；(4)、稀土磷酸盐/二氧化硅复合物焙烧将步骤(3)得到的稀土磷酸盐/二氧化硅复合物在高温下焙烧，控制焙烧温度300～1300℃之间，焙烧时间在3～12h；(5)、移去二氧化硅硬模板剂；(a)、步骤(4)稀土磷酸盐/二氧化硅复合物焙烧反应结束后，自然冷却至室温；(b)、步骤(a)冷却至室温后，将焙烧后的稀土磷酸盐/二氧化硅复合物与浓度为0.5～4mol.L-1的氢氧化钠溶液按质量体积比按1∶10～60.0进行混合，控制搅拌转速为200～600r/min，温度在30～100℃之间，时间为20～120min，然后离心分离，弃去上层清液；或将焙烧后的稀土磷酸盐/二氧化硅复合物与浓度为1～10％的氢氟酸溶液按质量体积比为1∶10～60.0混合，控制搅拌转速为200～600r/min，搅拌时间为10～80min，然后离心分离，弃去上层清液；(c)、重复步骤(b)2～4次除去二氧化硅介孔硬模板剂，最后用去离子水继续洗涤直至滤液的pH呈现中性，所得的固体产物即为本发明的介孔稀土磷酸盐。