[发明专利]硅位掺杂磷灰石型硅酸镧及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种硅位掺杂磷灰石型硅酸镧的制备方法，其特征在于，所述硅位掺杂磷灰石型硅酸镧的结构通式为：La_9.33+xSi_6-yM_yO_26+δ，其中，0≤x≤0.67，0<y≤2，0≤δ≤1，所述制备方法包括：在沉淀反应条件下，按照化学计量比将可溶性镧盐、金属元素M的可溶性盐以及可溶性硅酸盐，与沉淀剂在水中接触，使得可溶性硅酸盐与沉淀剂分别将可溶性盐的阳离子沉淀，分离得到的固体沉淀物，并将所述固体沉淀物进行可选的干燥，以及焙烧；

其中，金属元素M选自元素周期表第ⅡA族金属、第ⅢA族金属、第ⅣA族金属、第ⅠB族金属、第ⅡB族金属、第ⅤB族金属、第ⅥB族金属、第ⅦB族金属以及第Ⅷ族金属中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，金属元素M选自Mg、Al、Ga、In、Sn、Ge、Cu、Zn、Nb、W、Mn、Fe、Co、Ni中的一种或多种，优选为Al、Cu和Fe中的一种或多种。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，

所述可溶性镧盐为硝酸盐、氯化物和硫酸盐中的一种或多种；

所述金属元素M的可溶性盐为硝酸盐、氯化物和硫酸盐中的一种或多种；

所述可溶性硅酸盐选自硅酸钠、硅酸钾、原硅酸钠和原硅酸钾中的一种或多种；

所述沉淀剂用于使硅酸根离子与可溶性盐的阳离子反应生成硅酸盐沉淀后过量的可溶性盐的阳离子沉淀；

所述沉淀剂选自弱酸弱碱盐、中强酸弱碱盐以及碱性物质中的至少一种，其中，所述弱酸弱碱盐为碳酸铵和/或碳酸氢铵，所述中强酸弱碱盐选自甲酸氨、乙酸氨和硫酸氨中的一种或多种；所述碱性物质选自氨水、碱金属氢氧化物、可溶性碳酸盐、胺化合物和醇盐中的一种或多种。

4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，沉淀反应条件包括：沉淀反应温度为10-100℃，优选为20-50℃。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的制备方法，其中，在沉淀反应条件下，将可溶性镧盐、金属元素M的可溶性盐以及可溶性硅酸盐，与沉淀剂在水中接触的方式包括：

将可溶性镧盐、金属元素M的可溶性盐溶解于水中得到金属盐水溶液，将可溶性硅酸盐溶解于水中得到硅酸盐水溶液；

方式(1)：在搅拌下，将金属盐水溶液与硅酸盐水溶液混合，得到反应混合物，并将沉淀剂弱酸弱碱盐和/或中强酸弱碱盐的水溶液加入所述反应混合物中进行沉淀；或者将沉淀剂碱性物质的水溶液加入所述反应混合物中进行沉淀，并控制得到的沉淀产物浆液的pH为7-14，优选为8-12，更优选为9-11；

方式(2)：在搅拌下，将金属盐水溶液和硅酸盐水溶液同时加入到沉淀剂弱酸弱碱盐和/或中强酸弱碱盐的水溶液中进行沉淀反应，或者将金属盐水溶液和硅酸盐水溶液同时加入到沉淀剂碱性物质的水溶液进行沉淀反应，并控制得到的沉淀产物浆液的pH为7-14，优选为8-12，更优选为9-11。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，

调节金属盐水溶液的pH值为0-7，优选为2-6，更优选为3-5；

调节硅酸盐水溶液的pH值为7-14，优选为8-12，更优选为9-11。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其中，干燥温度为70-120℃，干燥时间为4-24h；焙烧温度为800-1200℃，优选为900-1000℃，焙烧时间为2-10h，优选为2-6h。

8.由权利要求1-7中任意一项所述方法制备的硅位掺杂磷灰石型硅酸镧，其特征在于，所述硅位掺杂磷灰石型硅酸镧的结构通式为：La_9.33+xSi_6-yM_yO_26+δ，其中，0≤x≤0.67，0<y≤2，0≤δ≤1，M选自元素周期表第ⅡA族金属、第ⅢA族金属、第ⅣA族金属、第ⅠB族金属、第ⅡB族金属、第ⅤB族金属、第ⅥB族金属、第ⅦB族金属以及第Ⅷ族金属中的至少一种。