[发明专利]一种高纯三维多孔疏松结构Fe(PO3)3的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种偏磷酸铁的制备方法，具体涉及一种高纯三维多孔疏松结构Fe(PO₃)₃的制备方法，属于无机材料技术领域。

背景技术

三价氧化态的过渡金属多磷酸盐是一类性质突出的化合物，代表的有Fe(PO₃)₃、Cr(PO₃)₃、Ti(PO₃)₃等。此类多磷酸盐化合物是由无限多个一维PO₃单链和孤立的八面体MO₆构成。每个MO₆基团和相邻的六个MO₆基团之间通过磷酸基团相连接，MO₆八面体和周围的六个PO₄四面体通过共享O构成三维的网络结构。结构的特殊性赋予此类化合物诸多特有的性质，如磁性、多相催化、离子交换和光学特性等。偏磷酸盐同时也是一种工业试剂，存在多种聚集状态如六偏磷酸盐等。对于Fe(PO₃)₃，当温度低至T_N=10K以下时，Fe(PO₃)₃具有反磁性。

目前，Fe(PO₃)₃的制备方法主要为高温固相法，即以五氧化二磷、磷酸、磷酸盐、磷酸氢盐等为磷源，铁盐或氧化铁为铁源，经过充分研磨后在高温炉中焙烧制得Fe(PO₃)₃。此外，还有微波烧结法等。但这些方法也都是采用无机含磷化合物做为磷源。该类方法在制备过程不易控制，制的得Fe(PO₃)₃的纯度不高，粒子的粒径较大。因此，如何以低廉的成本制得较纯的Fe(PO₃)₃，以扩大其在工业方面的应用是一个值得深入关注的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高纯三维多孔疏松结构Fe(PO₃)₃的制备方法。

完成上述发明任务的技术方案是：

一种高纯三维多孔疏松结构Fe(PO₃)₃的制备方法，其特征在于：配制有机膦酸和水溶性铁盐的混合溶液，调节其pH=1~6，在搅拌条件下将混合液加热反应，过滤，洗涤，烘干得到前驱体；将所得到的前驱体焙烧后即得到所述的Fe(PO₃)₃。

更具体和优化的，所述的Fe(PO₃)₃的制备方法包括以下步骤：

1）配制有机膦酸和水溶性铁盐溶液，混合后搅拌1~2小时，HCl溶液调节pH=1~6；

2）步骤1）所得产物在搅拌下70~90℃加热反应0.5～5小时，生成铁配位化合物，过滤，洗涤，烘干得到前驱体；

3）将步骤2）所得络合物前驱体在500~800℃下空气气氛中焙烧3~9小时制得所述的Fe(PO₃)₃。

发明方法以有机膦酸为磷源，通过热分解制备高纯三维多孔疏松结构的偏磷酸铁（Fe(PO₃)₃）。通过调节适当的pH，使反应充分进行，制备纯的配位化合物前驱体，煅烧后可得到三维多孔疏松结构的高纯Fe(PO₃)₃。

所述有机磷源为甲叉膦酸型化合物或是它们的水溶性盐，包括但不限于二乙烯三胺五甲叉膦酸、乙二胺四甲叉膦酸、氨基三甲叉膦酸、己二胺四甲叉膦酸或双1，6-亚己基三胺五亚甲基膦酸，以及它们的盐，如二乙烯三胺五甲叉膦酸钠、二乙烯三胺五甲叉膦酸五钠，乙二胺四甲叉膦酸钠、乙二胺四甲叉膦酸五钠，氨基三甲叉膦酸钾、氨基三甲叉膦酸五钠，己二胺四甲叉膦酸五钠、己二胺四甲叉膦酸钾盐或双1，6-亚己基三胺五亚甲基膦酸钠。所述的有机磷酸具有高效分散性能，能与金属离子形成稳定的配合物，以乙二胺四甲叉膦酸（EDTMPA）为例，其结构式如下式所示：

 是一种配位能力极强的络合剂，电喷雾质谱研究表明，与三价铁离子制得的前躯体为配位方式为1：1的Fe-EDTMP络合物。

所述水溶性铁盐优选为Fe(NO₃)₃或FeCl₃。

所述有机膦酸和水溶性铁盐的摩尔比优选为1: 1。