一种一步制备ΑZRP/ALSUB2/SUBOSUB3/SUB复合材料的方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201410312444.9

申请日:

2014.07.02

公开号:

CN104045068A

公开日:

2014.09.17

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):C01B 25/08申请日:20140702|||公开

IPC分类号:

C01B25/08; C01F7/34

主分类号:

C01B25/08

申请人:

东华大学

发明人:

邢彦军; 胡晓霞; 李新玲

地址:

201620 上海市松江区松江新城人民北路2999号

优先权:

专利代理机构:

上海泰能知识产权代理事务所 31233

代理人:

黄志达

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内容摘要

本发明涉及一种一步制备α-ZrP/Al2O3复合材料的方法,步骤为将水溶性锆盐、磷酸源、水溶性六氟铝酸盐按照摩尔比Zr/P/Al=1∶(20~80)∶(0.2~20)混合,配成水溶液;将所得的溶液在70~100℃加热后经离心、洗涤、冷却干燥制备得到α-ZrP/Al2O3复合材料。本发明采用一步法水浴制备,工艺简单,操作方便。采用水溶性六氟铝酸盐替代了旧工艺中的氢氟酸,从而在生产设备上可以选择玻璃、搪瓷设备,节约成本;同时,其使得α-ZrP与Al2O3在分子层面上均匀混合,一步得到α-ZrP/Al2O3复合材料,反应条件温和,速度可控。

权利要求书

1.  一种一步制备α-ZrP/Al2O3复合材料的方法,包括如下步骤:
将水溶性锆盐、磷酸源、水溶性六氟铝酸盐按照摩尔比Zr/P/Al=1∶(20~80)∶(0.2~20)混合,配成水溶液;将所得的溶液在70~100℃加热后经离心、洗涤、冷却干燥制备得到α-ZrP/Al2O3复合材料。

2.
  如权利要求1所述的一种一步制备α-ZrP/Al2O3复合材料的方法,其特征在于:所述的水溶性锆盐为ZrOCl2、ZrOSO4或者ZrO(NO3)2中的至少一种。

3.
  如权利要求1所述的一种一步制备α-ZrP/Al2O3复合材料的方法,其特征在于:所述的磷酸源为H3PO4、NaH2PO4、Na2HPO4、K2HPO4、KH2PO4、(NH4)2HPO4或者NH4H2PO4中的至少一种。

4.
  如权利要求1所述的一种一步制备α-ZrP/Al2O3复合材料的方法,其特征在于:所述的水溶性六氟铝酸盐为六氟铝酸锂、六氟铝酸钠、六氟铝酸钾或者六氟铝酸铵中的至少一种。

5.
  如权利要求1所述的一种一步制备α-ZrP/Al2O3复合材料的方法,其特征在于:所制备的α-ZrP/Al2O3复合材料中α-ZrP与Al2O3的摩尔比为10∶1~1∶10。

6.
  如权利要求1所述的一种一步制备α-ZrP/Al2O3复合材料的方法,其特征在于:所述的加热时间为15-90min。

说明书

一种一步制备α-ZrP/Al2O3复合材料的方法
技术领域
本发明属于α-ZrP/Al2O3复合材料领域,特别涉及一种一步制备α-ZrP/Al2O3复合材料的方法。
背景技术
α-磷酸锆(α-ZrP(α-Zr(HPO4)2·H2O))是一种层状结构化合物,性能稳定、易于进行分子设计,一些客体分子克服层与层之间的相互作用力插入到层间空隙,客体插入到层状主体层间后,所处的环境和相互作用力发生变化,从而影响主体和客体的物理和化学性质,使其在粒子交换、吸附、催化、医药、电化学、光化学、生物、环保等领域均有广阔的应用前景。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种一步制备α-ZrP/Al2O3复合材料的方法。该方法工艺简单,操作方便,反应条件温和,速度可控。
一种一步制备α-ZrP/Al2O3复合材料的方法为:将水溶性锆盐、磷酸源、水溶性六氟铝酸盐按照摩尔比Zr/P/Al=1∶(20~80)∶(0.2~20)混合,配成水溶液;将所得的溶液在70~100℃加热后经离心、洗涤、冷却干燥制备得到α-ZrP/Al2O3复合材料。
其中,
水溶性锆盐为ZrOCl2、ZrOSO4或者ZrO(NO3)2中的至少一种;
磷酸源为H3PO4、NaH2PO4、Na2HPO4、K2HPO4、KH2PO4、(NH4)2HPO4或者NH4H2PO4中的至少一种;
水溶性六氟铝酸盐为六氟铝酸锂、六氟铝酸钠、六氟铝酸钾或者六氟铝酸铵中的至少一种。
反应制备的α-ZrP/Al2O3复合材料中α-ZrP与Al2O3的摩尔比为10∶1~1∶10。
加热时间为15-90min。
本发明所用的水溶性六氟铝酸盐中的F-不仅可以与Zr4+生成配合物(ZrF62-)减缓锆盐的水解,避免Zr4+以非活性固体沉淀,控制体系中晶核生长速度,制备出良好的晶型晶体;同时在形成配合物(ZrF62-)的同时使六氟铝酸盐发生水解,调节溶液pH,可一步生成Al2O3,得到α-ZrP/Al2O3复合材料。由于生成配合物(ZrF62-)的反应和水解生成Al2O3的反应是 同时进行的,可以保证α-ZrP/Al2O3复合材料的生成是在分子层面上进行的,因此生产的α-ZrP/Al2O3复合材料可以具有很好的均匀度,特别适合制备对混合均匀度要求高的、要求具有窄粒径和高分散性的α-ZrP/Al2O3复合材料。通过改变反应原料的比例,既可以得到α-ZrP掺杂的Al2O3,又可以得到Al2O3掺杂的α-ZrP,根据目标反应制备符合需要的功能材料。
有益效果
a)采用水溶性六氟铝酸盐替代了旧工艺中的氢氟酸,从而在生产设备上可以选择玻璃、搪瓷设备,节约成本;同时,其使得α-ZrP与Al2O3在分子层面上均匀混合,一步得到α-ZrP/Al2O3复合材料,反应条件温和,速度可控。
b)本发明中α-ZrP/Al2O3复合材料的制备采用一步法水浴制备,工艺简单,操作方便。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
将ZrOCl2、H3PO4和(NH4)3AlF6混合,其中溶液中ZrOCl2的浓度为0.005mol/L,摩尔比Zr/P=1∶20,Zr/Al=1∶2(Zr/F=1∶12)。混合溶液在80℃反应90min。经离心、洗涤、冷却干燥,得到摩尔比n(α-ZrP)/n(Al2O3)=1∶1的α-ZrP/Al2O3复合材料。
实施例2
将ZrO(NO3)2、NaH2PO4和Na3AlF6混合,其中溶液中ZrO(NO3)2的浓度为0.02mol/L,摩尔比Zr/P=1∶40,Zr/Al=2∶1(Zr/F=1∶3)。混合溶液在85℃微波反应仪中反应45min。经离心、洗涤、冷却干燥,得到摩尔比n(α-ZrP)/n(Al2O3)=4∶1的α-ZrP/Al2O3复合材料。
实施例3
将ZrOSO4、KH2PO4和K3AlF6混合,其中溶液中ZrOSO4的浓度为0.02mol/L,摩尔 比Zr/P=1∶60,Zr/Al=3∶1(Zr/F=1∶2)。混合溶液在90℃反应30min。经离心、洗涤、冷却干燥,得到摩尔比n(α-ZrP)/n(Al2O3)=6∶1的α-ZrP/Al2O3复合材料。
实施例4
将ZrOCl2、Na2HPO4和(NH4)3AlF6混合,其中溶液中ZrOCl2的浓度为0.05mol/L,摩尔比Zr/P=1∶80,Zr/Al=1∶3(Zr/F=1∶18)。混合溶液在95℃微波反应仪中反应15min。经离心、洗涤、冷却干燥,得到摩尔比n(α-ZrP)/n(Al2O3)=2∶3的α-ZrP/Al2O3复合材料。

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1、10申请公布号CN104045068A43申请公布日20140917CN104045068A21申请号201410312444922申请日20140702C01B25/08200601C01F7/3420060171申请人东华大学地址201620上海市松江区松江新城人民北路2999号72发明人邢彦军胡晓霞李新玲74专利代理机构上海泰能知识产权代理事务所31233代理人黄志达54发明名称一种一步制备ZRP/AL2O3复合材料的方法57摘要本发明涉及一种一步制备ZRP/AL2O3复合材料的方法,步骤为将水溶性锆盐、磷酸源、水溶性六氟铝酸盐按照摩尔比ZR/P/AL120800220混合,配成水溶液;。

2、将所得的溶液在70100加热后经离心、洗涤、冷却干燥制备得到ZRP/AL2O3复合材料。本发明采用一步法水浴制备,工艺简单,操作方便。采用水溶性六氟铝酸盐替代了旧工艺中的氢氟酸,从而在生产设备上可以选择玻璃、搪瓷设备,节约成本;同时,其使得ZRP与AL2O3在分子层面上均匀混合,一步得到ZRP/AL2O3复合材料,反应条件温和,速度可控。51INTCL权利要求书1页说明书2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书2页10申请公布号CN104045068ACN104045068A1/1页21一种一步制备ZRP/AL2O3复合材料的方法,包括如下步骤将水溶性锆盐、磷酸。

3、源、水溶性六氟铝酸盐按照摩尔比ZR/P/AL120800220混合,配成水溶液;将所得的溶液在70100加热后经离心、洗涤、冷却干燥制备得到ZRP/AL2O3复合材料。2如权利要求1所述的一种一步制备ZRP/AL2O3复合材料的方法,其特征在于所述的水溶性锆盐为ZROCL2、ZROSO4或者ZRONO32中的至少一种。3如权利要求1所述的一种一步制备ZRP/AL2O3复合材料的方法,其特征在于所述的磷酸源为H3PO4、NAH2PO4、NA2HPO4、K2HPO4、KH2PO4、NH42HPO4或者NH4H2PO4中的至少一种。4如权利要求1所述的一种一步制备ZRP/AL2O3复合材料的方法,其。

4、特征在于所述的水溶性六氟铝酸盐为六氟铝酸锂、六氟铝酸钠、六氟铝酸钾或者六氟铝酸铵中的至少一种。5如权利要求1所述的一种一步制备ZRP/AL2O3复合材料的方法,其特征在于所制备的ZRP/AL2O3复合材料中ZRP与AL2O3的摩尔比为101110。6如权利要求1所述的一种一步制备ZRP/AL2O3复合材料的方法,其特征在于所述的加热时间为1590MIN。权利要求书CN104045068A1/2页3一种一步制备ZRP/AL2O3复合材料的方法技术领域0001本发明属于ZRP/AL2O3复合材料领域,特别涉及一种一步制备ZRP/AL2O3复合材料的方法。背景技术0002磷酸锆ZRPZRHPO42H。

5、2O是一种层状结构化合物,性能稳定、易于进行分子设计,一些客体分子克服层与层之间的相互作用力插入到层间空隙,客体插入到层状主体层间后,所处的环境和相互作用力发生变化,从而影响主体和客体的物理和化学性质,使其在粒子交换、吸附、催化、医药、电化学、光化学、生物、环保等领域均有广阔的应用前景。发明内容0003本发明所要解决的技术问题是提供一种一步制备ZRP/AL2O3复合材料的方法。该方法工艺简单,操作方便,反应条件温和,速度可控。0004一种一步制备ZRP/AL2O3复合材料的方法为将水溶性锆盐、磷酸源、水溶性六氟铝酸盐按照摩尔比ZR/P/AL120800220混合,配成水溶液;将所得的溶液在70。

6、100加热后经离心、洗涤、冷却干燥制备得到ZRP/AL2O3复合材料。0005其中,0006水溶性锆盐为ZROCL2、ZROSO4或者ZRONO32中的至少一种;0007磷酸源为H3PO4、NAH2PO4、NA2HPO4、K2HPO4、KH2PO4、NH42HPO4或者NH4H2PO4中的至少一种;0008水溶性六氟铝酸盐为六氟铝酸锂、六氟铝酸钠、六氟铝酸钾或者六氟铝酸铵中的至少一种。0009反应制备的ZRP/AL2O3复合材料中ZRP与AL2O3的摩尔比为101110。0010加热时间为1590MIN。0011本发明所用的水溶性六氟铝酸盐中的F不仅可以与ZR4生成配合物ZRF62减缓锆盐的水。

7、解,避免ZR4以非活性固体沉淀,控制体系中晶核生长速度,制备出良好的晶型晶体;同时在形成配合物ZRF62的同时使六氟铝酸盐发生水解,调节溶液PH,可一步生成AL2O3,得到ZRP/AL2O3复合材料。由于生成配合物ZRF62的反应和水解生成AL2O3的反应是同时进行的,可以保证ZRP/AL2O3复合材料的生成是在分子层面上进行的,因此生产的ZRP/AL2O3复合材料可以具有很好的均匀度,特别适合制备对混合均匀度要求高的、要求具有窄粒径和高分散性的ZRP/AL2O3复合材料。通过改变反应原料的比例,既可以得到ZRP掺杂的AL2O3,又可以得到AL2O3掺杂的ZRP,根据目标反应制备符合需要的功能。

8、材料。0012有益效果说明书CN104045068A2/2页40013A采用水溶性六氟铝酸盐替代了旧工艺中的氢氟酸,从而在生产设备上可以选择玻璃、搪瓷设备,节约成本;同时,其使得ZRP与AL2O3在分子层面上均匀混合,一步得到ZRP/AL2O3复合材料,反应条件温和,速度可控。0014B本发明中ZRP/AL2O3复合材料的制备采用一步法水浴制备,工艺简单,操作方便。具体实施方式0015下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所。

9、附权利要求书所限定的范围。0016实施例10017将ZROCL2、H3PO4和NH43ALF6混合,其中溶液中ZROCL2的浓度为0005MOL/L,摩尔比ZR/P120,ZR/AL12ZR/F112。混合溶液在80反应90MIN。经离心、洗涤、冷却干燥,得到摩尔比NZRP/NAL2O311的ZRP/AL2O3复合材料。0018实施例20019将ZRONO32、NAH2PO4和NA3ALF6混合,其中溶液中ZRONO32的浓度为002MOL/L,摩尔比ZR/P140,ZR/AL21ZR/F13。混合溶液在85微波反应仪中反应45MIN。经离心、洗涤、冷却干燥,得到摩尔比NZRP/NAL2O34。

10、1的ZRP/AL2O3复合材料。0020实施例30021将ZROSO4、KH2PO4和K3ALF6混合,其中溶液中ZROSO4的浓度为002MOL/L,摩尔比ZR/P160,ZR/AL31ZR/F12。混合溶液在90反应30MIN。经离心、洗涤、冷却干燥,得到摩尔比NZRP/NAL2O361的ZRP/AL2O3复合材料。0022实施例40023将ZROCL2、NA2HPO4和NH43ALF6混合,其中溶液中ZROCL2的浓度为005MOL/L,摩尔比ZR/P180,ZR/AL13ZR/F118。混合溶液在95微波反应仪中反应15MIN。经离心、洗涤、冷却干燥,得到摩尔比NZRP/NAL2O323的ZRP/AL2O3复合材料。说明书CN104045068A。

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