一种制备层状磷酸锆载银粉末的方法.pdf

本发明涉及一种层状磷酸锆载银粉末的制备方法，该方法是向0.16～0.04mol/L的可溶性银盐的水溶液中，缓慢滴加3～4倍摩尔量的氨水，待溶液由棕色转为清澈透明，加入磷酸锆α－Zr(HPO4) 2·H2O粉末，并搅拌1小时，离心分离，固相用水洗涤后，在80～100℃下烘干，即可得到层状磷酸锆载银粉末。本制备方法中银离子交换时间短，离子交换完全，原料利用率高，是一种快捷、准确、无银损失的新型银离子交换方法，其使得工业化生产更简捷、安全、优质和经济。

1、  一种制备层状磷酸锆载银粉末的方法，包括如下步骤：向0.16～0.04mol/L的可溶性银盐的水溶液中，缓慢滴加3～4倍摩尔量的氨水，然后加入磷酸锆α-Zr(HPO₄)₂·H₂O粉末，并搅拌1小时，离心分离，固相用水洗涤后，在80～100℃下烘干，得到层状磷酸锆载银粉末。

2、  如权利要求1所述的制备层状磷酸锆载银粉末的方法，其特征在于，所述的可溶性银盐包括AgNO₃或醋酸银。

一种制备层状磷酸锆载银粉末的方法
技术领域
本发明涉及一种制备层状磷酸锆载银粉末的方法，具体地说是涉及一种利用层状磷酸锆离子交换载银来制备层状磷酸锆载银粉末的方法。
背景技术
常用于银系抗菌材料的层状磷酸锆载银粉末，是在层状磷酸锆α-Zr(HPO₄)₂·H₂O(以下简称α-ZrP)的层状结构之间插入含银离子。层状磷酸锆α-Zr(HPO₄)₂·H₂O是一种优良的阳离子交换剂。当α-ZrP与金属阳离子进行离子交换时，常规的方法是将其直接置入阳离子的水溶液中，通过控制交换时间和阳离子浓度等方式，达到制备新型材料的目的。根据文献1(J.Inorg.& Nucl.Chem.42，1341，1980)的结果，室温下α-ZrP在醋酸银溶液中的银摄入量(Ag取代α-ZrP中的H量)与离子交换时间直接有关。将0.5gα-ZrP加入到0.06N 90ml醋酸银水溶液中，开始时离子交换速度较快，3h后(此时银的交换量达到α-ZrP理论交换量的80％左右)开始变缓，20h后达到极量(此时达到α-ZrP理论交换量的96％)。这时溶液中银的利用率为59.4％，如果在常温下只进行3h的离子交换，银的利用率仅为47.6％。也就是说，这种常规的离子交换方法需要使用过量的无机银盐，或者经长时间的离子交换反应，才能达到在α-ZrP中载入足够银离子的目的，而且由于银的成本较高，溶液中剩余的银离子必须回收，需要消耗更多地原料和能耗，使得工艺成本大大增加。
综上所述，现有制备层状磷酸锆载银粉末的方法，存在交换时间长、离子交换不完全、原料利用率低、工艺成本高的缺陷，不能很好地满足需要。
发明内容
本发明的目的在于克服已有技术在制备层状磷酸锆载银粉末时，交换时间长、离子交换不完全、原料利用率低的缺陷，从而提供一种交换时间短、离子交换完全、原料利用率高的层状磷酸锆载银粉末的制备方法。
本发明的目的是通过如下的技术方案实现的：
本发明提供一种制备层状磷酸锆载银粉末的方法，包括如下步骤：
向0.16～0.04mol/L的可溶性银盐的水溶液中，缓慢滴加3～4倍摩尔量的氨水，待溶液由棕色转为清澈透明，加入磷酸锆α-Zr(HPO₄)₂·H₂O粉末，并搅拌1小时，离心分离，固相用水洗涤后，在80～100℃下烘干，得到层状磷酸锆载银粉末。
所述的可溶性银盐包括AgNO₃或醋酸银。
本发明提供的层状磷酸锆载银粉末的制备方法与现有技术不同。本发明采用了一种新的方法，即改变了α-ZrP中氢-银离子的交换环境。将在酸性环境下制备的α-ZrP置于碱性环境下，在pH≥10情况下(不破坏层状结构和化学组成)，使α-ZrP层间距加大，从而提高银离子交换速度。
本发明中使用了3～4倍可溶性银盐摩尔量的氨水用量，提供了一个快捷完全的氢-银离子交换环境：一方面可以使得银以银氨络离子([Ag(NH₃)₂]⁺)存在，因氨水易挥发，容易出现没有形成银氨络合离子的游离银离子，这种离子很容易被氧化，所以使用过量氨水可以保证所有银离子全部转化为稳定的[Ag(NH₃)₂]⁺；另一方面，使用过量的氨水，可以调整溶液的pH值，使得α-ZrP的层间距加大，由于[Ag(NH₃)₂]⁺很容易进入层状结构，反应几乎在瞬间完成，而被交换出来的H⁺和进入层间的[Ag(NH₃)₂]⁺反过来又降低了环境溶液的pH值，使得溶液的pH值迅速恢复到pH≈6，层状载体的层间距也得以恢复。
本发明提供的制备层状磷酸锆载银粉末的方法与现有技术相比，其优益之处在于：在常温短时间(1h)内即可准确、迅速地完成银离子交换过程；并且可以准确的控制产品中的银含量在0.5～12％；对离子交换后的母液进行银离子检测，取10ml母液向其中滴加0.1N HCl，未见乳白色AgCl沉淀，说明投入的Ag⁺全部由液相转移至α-Zr(HPO₄)₂·H₂O粉末层间，银的利用率达100％，无需回收工艺，降低了生产成本。这种银离子交换时间短、离子交换完全、原料利用率高的方法是一种快捷、准确、无银损失的新型银离子交换方法，使工业化生产更简捷、安全、优质、经济。
具体实施方式
实施例1
在300ml纯水中溶入2g AgNO₃，溶解后缓慢滴入2.8g 28％氨水，可见溶液由棕色转为清澈透明，加入10g平均粒径4.5μm α-ZrP粉体，搅拌1h后，离心分离，清液用0.1NHCl测试溶液中确无白色沉淀，固相用纯水洗涤后在80℃下烘干，测定固相银含量为11.0％。
实施例2
在1500ml纯水中溶入0.5g AgNO₃，溶解后缓慢滴入0.5g 28％氨水，可见溶液由棕色转为清澈透明，加入10g平均粒径1.7μm α-ZrP粉体，搅拌1h后，离心分离，清液用0.1NHCl测试溶液中确无白色沉淀，固相用纯水洗涤后在80℃下烘干，测定固相银含量为3.0％。
实施例3
在200ml纯水中溶入1g醋酸银，溶解后缓慢滴入1.4g 28％氨水，可见溶液由棕色转为清澈透明，加入10g平均粒径3.1μm α-ZrP粉体，搅拌1h后，离心分离，清液用0.1NHCl测试溶液中确无白色沉淀，固相用纯水洗涤后在80℃下烘干，测定固相银含量为5.7％。
实施例4
在3M³纯水中溶入11.5Kg AgNO₃，形成0.02N溶液后边搅拌边缓慢加入28％氨水15L，可见溶液由棕色转为清澈透明，5分钟后投入100Kg平均粒径3.5μm α-ZrP粉体，以30转/分搅拌1h后，用板框压滤机过滤，取清液用0.1NHCl测试溶液中确无白色沉淀，滤饼用纯水清洗一次后在100℃下烘干，产物含银6.5％。
实施例5
在2M³纯水中溶入5.5Kg AgNO₃形成0.016N溶液后，边搅拌边缓慢加入28％氨水7.5L，可见溶液由棕色转为清澈透明，5分钟后投入100Kg平均粒径3.7μm α-ZrP粉体，以30转/分搅拌1h后，用板框压滤机过滤，取清液用0.1NHCl测试溶液中确无白色沉淀，滤饼用纯水清洗一次后在100℃下烘干，产物含银3.3％。