[发明专利]在低共熔混合物中制备的磷酸锆晶体材料及制备方法

权利要求书

1.一种在低共熔混合物中制备磷酸锆晶体材料的方法，其特征 在于是一种将离子液体热合成方法引入到磷酸锆晶体材料的合成中， 采用具有离子液体特性的季铵盐与有机酸反应获得低共熔混合物，简 称DES，作为溶剂兼模板剂制备的磷酸锆晶体材料，进一步讲：是一 种将锆化合物与低共熔混合物加入到带聚四氟乙烯内衬的不锈钢反 应釜中，搅拌均匀后，依次再加入含磷化合物和氮杂环化合物，继续 搅拌直至物料均匀，密封反应釜，将其放入烘箱中，经过晶化，取出 反应釜，室温冷却，用蒸馏水洗涤样品，过滤，得到固体产物的磷酸 锆晶体材料，得到的固体产物的磷酸锆晶体在室温下风干，产物的晶 体结构用X-射线粉末衍射XRD进行表征，具体是按下列步骤进行的：

I、低共熔混合物制备：将季铵盐与有机酸置于圆底烧瓶中加热 到100±5℃，至反应物为透明液体，即得到反应所需的低共熔混合 物，制备所述低共熔混合物的投料摩尔比为季铵盐∶有机酸＝(0.5- 2.0)∶1，制备所述低共熔混合物的季铵盐分别为四丙基溴化铵、四乙 基溴化铵或四甲基氯化铵；制备所述低共熔混合物的有机酸分别为草 酸、丙二酸、丁二酸、己二酸或苯甲酸；

II、将锆化合物和步骤I中所制备的有机低共熔混合物加入到带 聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，搅拌15～20分钟，依次再加入含 磷化合物和氮杂环化合物，搅拌25～30分钟直至反应物料均匀，其中 各原料的摩尔比为锆化合物∶含磷化合物∶低共熔混合物∶氮杂环化 合物＝1∶(1～5)∶(20～80)∶(0.5～10)，所述的锆化合物为氧氯化锆 (ZrOCl₂)、氧化锆(ZrO₂)或丁醇锆(Zr(OC₄H₉)₄)；所述的含磷化合物为 正磷酸(H₃PO₄)或磷酸三丁酯[(C₄H₉O)₃PO]，所述的氮杂环化合物为哌 嗪(C₄H₁₀N₂)、1，4-二甲基哌嗪(C₆H₁₄N₂)、咪唑(C₃H₄N₂)或咪唑酮 (C₃H₆N₂O)；

III、将步骤II所述的已装有反应物料的不锈钢反应釜密封后，放 置于温度控制在100～200℃的烘箱中，反应12～240小时，取出反 应釜，在室温下冷却；

IV、将步骤III已冷却的反应釜打开，将所得的晶化产物取出，进 行洗涤、过滤、干燥，即得到磷酸锆晶体材料的产品，所合成的磷酸 锆晶体材料的产品X射线粉末衍射分析是在日本理学电机X射线衍 射仪XRD，Rigaku Mini Flex上进行检测，测试条件：铜靶，Kα射 线，工作电压30kV，工作电流15mA，步长为0.01°，扫描范围2θ＝ 5°～40°，扫描速度为1°/min，样品经过仔细研细压片后测试。