[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

说明书

技术领域

本发明在低共熔混合物中制备的磷酸锆晶体材料及制备方法，属 于无机材料领域，具体来讲涉及一种采用低共熔混合物作为溶剂和模 板剂合成磷酸锆晶体材料的制备方法。

背景技术

磷酸锆晶体材料由于在离子交换、吸附、催化和质子传导等方面 具有优良的性能而引起人们的广泛关注。随着研究的深入，人们对磷 酸锆晶体的结构与性能不断提出新的要求。因此，合成具有新型晶体 结构和性能优良的磷酸锆晶体材料是当前该领域的研究热点。

磷酸锆晶体以磷、氧和锆三种元素相互连接构成的无机骨架结 构，磷通常以四配位PO₄形式存在，而锆以六配位ZrO₆、ZrO₅F或 ZrO₄F₂的形式与磷氧四面体相连接。磷和锆严格交替排列，不存在 P-O-P和Zr-O-Zr键，在磷酸锆骨架结构的孔道中通常存在同骨架负 电荷数相等的有机胺阳离子。磷酸锆晶体材料一般选用溶剂热方法进 行制备。目前，采用溶剂热方法已经制备出一些具有一维链状、二维 层状和三维开放骨架结构的磷酸锆晶体材料。

离子液体热合成法是2004年由英国St Andrews大学的Russell Morris教授课题组报道的一种新的无机晶体材料合成方法，该方法与 传统的溶剂热方法不同，其特点是在合成体系中离子液体不仅仅是溶 剂，而是即是溶剂又是模板剂，离子液体热合成法将无机晶体材料的 合成带到了一个完全崭新的领域，因而受到人们的高度重视。

发明内容

本发明在低共熔混合物中制备的磷酸锆晶体材料及制备方法，目 的在于公开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低共熔混合物制备磷酸锆晶体材料及 制备方法的技术方案。

本发明在低共熔混合物中制备的磷酸锆晶体材料，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、氟化物或者氮杂环化合 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。

2、权利要求1所述的一种在低共熔混合物中制备磷酸锆晶体材 料的制备方法，其特征在于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(简称DES)，制备所述低共熔混合物的投料比为季铵盐∶有机酸 (摩尔比)＝(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；