[发明专利]一种纳米层状磷酸锆及其载银磷酸锆的制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米层状磷酸锆及其载银磷酸锆的制备方法，该方法旨在解决现今纳米磷酸锆及其载银抗菌剂的制备工艺需要用到强腐蚀品氢氟酸，或者对设备要求严苛，或者需要用到大量的水和乙醇洗涤，安全差、投资大且污染环境的技术问题；该方法的具体步骤为：先将助溶剂、分散剂、络合剂进行加热溶解于水中，之后再加入锆源化合物，并将其溶解，其后再加入磷源化合物使其发生反应，反应完成后，进行蒸发、干燥、焙烧、冷却、粉碎，制得纳米层状磷酸锆。该方法在整个过程中无废水产生和排放，工艺简单且相对绿色环保，同时，对设备的要求不高，极易推广使用，具有极强的实用性和适用性。

技术领域

本发明属于无机材料合成的技术领域，具体属于一种纳米层状磷酸锆及其载银磷酸锆的制备方法，纳米磷酸锆可用于催化剂、阻燃剂、离子交换、环保、抗菌等行业。

背景技术

银具有良好的抗菌性能，人类自古以来就有应用，并随着人类文明的进步而逐步发展完善。银抗菌剂是提高人类生活品质的组成部分，是近代科学研究及应用的一个领域，其中，银系无机抗菌材料是一个重要的类别。银的化学性质活泼，在紫外线及其它因素影响下容易变色，并严重影响其使用效果；其中，无机银可依附于载体上发挥其抗菌功能，硅酸盐类(沸石、托勃莫来石、膨润土等)、氧化物系(TiO₂、ZrO₂、AL₂O₃等)及活性炭、炭纤维、络合物等与银离子的结合力弱，易溶出氧化变色，使用效果上欠佳。

磷酸锆是一种多孔层状结构的无机物，比表面积大，吸附能力强、化学稳定性和耐高温性能优异，其对银离子有优异的交换吸附能力并有很好的缓释作用，因此抗菌力持久，所以，载银磷酸锆尤其是纳米载银磷酸锆是无机银系抗菌剂的重要品种，是目前竞相研究的重要课题。载银磷酸锆抗菌剂广泛应用于陶瓷卫浴产品、餐具、瓷砖；塑料制品(家电、文具、玩具、医疗卫生用品、抗菌包装材料、纺织品、鞋材、汽车等)；抗菌涂料、油漆、胶粘剂等各行各业。

目前，磷酸锆较为成熟的制备方法大致有如下几种：

①.Clearfield于1964年提出的回流法，其将ZrOCL₂溶于盐酸中，加入盐酸和磷酸的混合液，反应回流7天，该方法不仅要在强酸条件下反应，而且所需的时间长。

②.G:Alberti发明的直接沉淀法，该方法加入氟化氢为络合剂，与ZrOCL₂形成络合物，然后与磷酸反应脱出氟离子生成磷酸锆，该法使用氟化氢，反应时间长、温度高，条件苛刻，缺陷明显。

③.公开号为CN1640817A的中国发明专利申请提出了一种仅用少量氢氟酸和浓磷酸，反应温度低并且时间较短的制备磷酸锆的方法，但该方法还是需要使用强腐蚀性的氟化氢，其对生产设备、生产安全和环保具有安全隐患。

④.水热晶化法，该方法将锆盐浓磷酸等充分混合后，移入高压釜中加热反应，并在温度≧180℃中反应，该法对设备要求高，投资大，生产周期长。

此外，现今还有部分专利也公开了一定的磷酸锆制备方法，具体如下。

公开号为CN104555971A的中国发明专利公开了一种纳米磷酸锆的生产方法，该发明包括以下具体步骤：将质量比为2.5-6.5:7.0-5.0：5.0-9.0:6.0-7.5的离子液体、硝酸锆、磷酸水置于聚四氟乙烯高温反应釜中，在150-180℃反应12-36h；反应结束后，冷却至室温，在产物中滴加10wt％的氢氧化钾调节pH至8-10，取固体产物用乙醇和水洗涤多次，并在100-120℃真空干燥，得到白色的纳米多孔磷酸锆。此方法制备的纳米磷酸锆可作为性能优异的离子交换剂和吸附剂，并可广泛的运用到催化领域，具有较好的纳米结构特性。