层状磷酸锆的溶剂热合成与表征
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磷酸锆熔点磷酸锆(Zr(HPO4)2)是一种无机化合物,由锆阳离子(Zr4+)和磷酸根离子(HPO4−)组成。
它是一种无色的粉末状固体,在高温下可以熔化成液体。
本文将详细介绍磷酸锆的熔点及其相关特性。
磷酸锆的化学性质磷酸锆是一种亲酸物质,具有优良的酸性。
在水中可以溶解,并且溶解度随温度升高而增加。
磷酸锆的化学式中存在两个磷酸根离子,它们可以与水中的阳离子形成络合物。
这种络合物增加了磷酸锆在水中的溶解度。
磷酸锆的晶体结构磷酸锆晶体属于单斜晶系,空间群为P21/c。
每个锆原子被六个磷酸根离子包围,形成八面体配位结构。
晶体中的锆原子和磷酸根离子通过共价键和离子键相互结合,形成稳定的晶体结构。
磷酸锆的熔点磷酸锆的熔点是指在一定的温度和压力下,磷酸锆从固体状态转变为液体状态所需的温度。
磷酸锆的熔点通常在1000-1500摄氏度之间。
具体的熔点取决于样品的纯度和结晶形态。
较高纯度和更完整的结晶形态的磷酸锆样品通常具有较高的熔点。
影响磷酸锆熔点的因素磷酸锆的熔点受多个因素的影响,包括纯度、晶体结构和压力等。
高纯度的磷酸锆通常具有较高的熔点,因为杂质会降低晶体的稳定性。
晶体结构的完整性也会影响磷酸锆的熔点,较完整的晶体结构会提高熔点。
此外,压力对磷酸锆的熔点也有一定的影响,通常情况下,增加压力会使磷酸锆的熔点升高。
磷酸锆的熔化过程在超过磷酸锆的熔点时,磷酸锆的晶体结构开始破坏,原子和离子开始摆动并逐渐失去有序排列。
随着温度的进一步升高,磷酸锆的固态结构彻底破坏,原子和离子之间的键断裂,固体逐渐流动成为液体。
应用领域磷酸锆由于其优良的化学性质和热稳定性,在许多领域有着广泛的应用。
磷酸锆常用于催化剂、吸附剂、材料添加剂等方面。
其热稳定性使得磷酸锆可以应用在高温反应中,如石化工业中的催化裂化和重整等过程。
此外,磷酸锆还可以应用于核能领域,如核燃料制备和辐射防护等方面。
结论磷酸锆是一种具有重要应用价值的化合物,其熔点在1000-1500摄氏度之间。
磷酸锆钠银鉴别全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:磷酸锆钠银是一种用于应用领域广泛的金属化合物,主要用于光伏领域、光学领域、医疗领域等。
由于磷酸锆钠银与其他金属化合物具有相似的性质,因此在实际应用中往往需要进行鉴别。
本文将介绍磷酸锆钠银的特性及其与其他金属化合物的鉴别方法。
一、磷酸锆钠银的特性磷酸锆钠银是一种具有特殊光学性质的金属化合物,具有高的折射率、良好的透明性和优异的导电性。
在光伏领域中,磷酸锆钠银被广泛应用于太阳能电池的制造,能够提高电池的转化效率和稳定性。
在光学领域中,磷酸锆钠银则被用作镜面涂层的材料,提高镜面的反射率和耐磨性。
磷酸锆钠银还可以用于医疗领域,用作生物传感器的材料,能够快速、准确地检测生物分子。
二、磷酸锆钠银与其他金属化合物的鉴别方法1.物理性质鉴别:磷酸锆钠银具有特殊的光学性质,可以通过测量其折射率、透明性等物理性质来鉴别。
磷酸锆钠银的折射率较高,透明性较好,与其他金属化合物有明显差异。
2.化学性质鉴别:磷酸锆钠银在化学性质上与其他金属化合物也有所不同。
可以通过与特定试剂反应,观察产物的形成和颜色变化来鉴别。
磷酸锆钠银与硫化氢反应生成黑色硫化锆钠银,而其他金属化合物则不存在这种反应。
3.结构鉴别:磷酸锆钠银在晶体结构上具有特殊的特征,可以通过X射线衍射等方法来测定其晶体结构,从而与其他金属化合物进行区分。
第二篇示例:磷酸锆钠银是一种常用的无机化合物,常用于实验室研究和工业生产中。
在化学实验室中,磷酸锆钠银通常用于进行沉淀反应和离子交换。
在分析化学中,磷酸锆钠银的鉴别是非常重要的,因为它可以帮助区分不同的化合物和离子。
磷酸锆钠银还可以用于离子交换实验中。
在离子交换实验中,磷酸锆钠银可以与溶液中的金属离子发生化学反应,使金属离子被固定在固体表面上。
这种离子交换过程可以帮助分离和提纯金属离子,从而减少试验的误差和提高实验的精确度。
要进行磷酸锆钠银的鉴别,首先需要进行化学性质的测试。
耐火材料级别磷酸锆磷酸锆是一种耐火材料,具有优良的耐高温性能和化学稳定性。
它被广泛应用于各种高温工业领域,如冶金、化工、电力等。
本文将从磷酸锆的性质、制备方法以及应用领域等方面进行详细介绍。
一、磷酸锆的性质磷酸锆是一种无机化合物,化学式为Zr(HPO4)2。
它具有高的熔点和热稳定性,能够在高温环境下保持较好的物理和化学性质。
磷酸锆的晶体结构属于正交晶系,具有良好的晶体形态和晶格稳定性。
此外,磷酸锆还具有较低的热膨胀系数和热导率,能够有效地抵抗高温热应力和热震。
二、磷酸锆的制备方法磷酸锆的制备方法主要包括溶液法、固相法和气相法等。
其中,溶液法是一种常用的制备方法。
该方法首先将锆盐和磷酸盐溶解在适量的溶剂中,形成磷酸锆的溶液。
然后,通过蒸发结晶或者沉淀法将溶液中的磷酸锆沉淀下来。
最后,经过干燥和煅烧等步骤,即可得到高纯度的磷酸锆产品。
三、磷酸锆的应用领域1. 冶金领域:磷酸锆被广泛应用于冶金行业,用于制备高温炉窑的耐火材料。
由于磷酸锆具有耐高温、耐腐蚀等优良性能,能够有效地保护冶金设备不受高温和腐蚀介质的侵蚀,因此在冶金炉窑的内衬、炉壁等部位有着重要的应用。
2. 化工领域:磷酸锆也被广泛应用于化工行业,用于制备耐酸碱腐蚀的设备和管道。
在一些酸碱腐蚀性较强的化工生产过程中,常常需要使用耐火材料来保护设备和管道不受腐蚀。
磷酸锆由于其卓越的耐腐蚀性能,成为理想的选择。
3. 电力领域:磷酸锆在电力行业中也有广泛的应用。
在一些电力设备中,如燃煤锅炉、石油化工装置等,由于工作环境的高温和腐蚀性,需要使用耐火材料来保护设备的正常运行。
磷酸锆作为一种耐高温和耐腐蚀的材料,被广泛应用于这些设备的内衬、炉排等部位。
4. 其他领域:除了上述行业,磷酸锆还在其他领域中得到应用。
例如,在航空航天、核工业、玻璃制造等领域,由于工作环境的特殊性,也需要使用耐火材料来满足高温和腐蚀的要求。
磷酸锆由于其出色的耐火性能,成为这些领域的重要材料之一。
磷酸锆及其衍生物催化剂在有机反应中的应用曾仁权1,2 傅相锴1* 隋岩3(1西南大学化学化工学院 重庆 400715;2西南大学荣昌校区基础部 重庆 402460;3井岗山学院化学系 井冈山 343009)曾仁权 39岁,男,博士,副教授,从事催化研究。
*联系人2006 03 05收稿,2006 07 03接受摘 要 简要综述了近年来磷酸锆及其衍生物催化剂的制备、组成、结构与催化性能的关系、催化机理及其在有机反应中的应用。
关键词 磷酸锆及其衍生物 有机反应 催化Application of C atalyst of Zirconiu m Phosphate andits Derivatives in Organic ReactionZeng Renquan 1,2,Fu Xiangkai 1*,Sui Yan3(1School of Chemistry and Chemical Engineerin g ,Southwest China University,Chongqing 400715;2Department of Basic Science,Rongchang Campus,Southwest China University,Chongqing 402460;3Department of Chemistry,Jinggangshan College,Jinggangshan 343009)Abstract The preparation and the relationship of composition,structure and catalytic behaviour of zirconiumphosphate and i ts derivatives as catalys ts are introduced.Their catalytic mechanism and application in organic reaction havebeen reviewed.Key words Zirconium phosphate and its derivatives,Organic reaction,Catalysis1964年Clearfield [1]首次合成Zr(HPO 4) H 2O(简称 ZrP)晶体以后,磷酸锆及其衍生物的制备、结构与性质研究逐渐引起了人们的兴趣,近来更由于其在离子交换、插层化学、色谱分离、燃料电池、光化学等领域[2~6]的广泛应用而倍受研究者重视。
磷酸锆折射率磷酸锆(Zirconium Phosphate)是一种具有特殊性质的无机化合物,其折射率是其独特特点之一。
本文将从磷酸锆的性质、制备方法及应用等方面来探讨磷酸锆折射率的相关内容。
磷酸锆是由锆离子和磷酸根离子组成的化合物。
它具有很高的热稳定性和化学稳定性,能够在高温和强酸碱环境中保持其结构的完整性。
磷酸锆的晶体结构是由锆离子和磷酸根离子通过离子键相互结合而成,离子键的强度决定了磷酸锆的稳定性和硬度。
磷酸锆的折射率是指光线在磷酸锆中传播时的折射现象。
折射率是一个材料的光学性质,描述了光线在材料中传播时的速度和方向的改变。
磷酸锆的折射率与入射光的波长、温度等因素有关。
一般来说,磷酸锆的折射率随着波长的增加而减小,这是因为不同波长的光在物质中的传播速度不同。
磷酸锆的制备方法主要有溶液法、凝胶法和固相法等。
其中,溶液法是最常用的制备方法之一。
在溶液法中,可以通过将锆盐和磷酸盐溶解在适当的溶剂中,然后进行混合、过滤、干燥等步骤来制备磷酸锆。
凝胶法是一种基于溶胶-凝胶过程的制备方法,通过溶胶的凝胶和烧结过程来制备磷酸锆。
固相法则是将锆盐和磷酸盐粉末进行混合,并在高温下进行烧结得到磷酸锆。
磷酸锆具有广泛的应用领域,其中之一是作为光学材料。
由于磷酸锆的高折射率和热稳定性,它被广泛应用于光学镜片、透镜和光纤等光学器件中。
磷酸锆的高折射率使得它能够有效地聚焦光线,提高光学器件的分辨率和成像质量。
此外,磷酸锆还具有良好的耐腐蚀性和耐高温性,可以在恶劣环境下稳定工作。
除了光学应用,磷酸锆还可以用作催化剂、离子交换剂和电解质等。
作为催化剂,磷酸锆可以在化学反应中提高反应速率和选择性。
作为离子交换剂,磷酸锆可以用于水处理和废水处理等领域,去除水中的有害物质和重金属离子。
作为电解质,磷酸锆可以用于制备固态氧化物燃料电池等高温电化学器件。
磷酸锆是一种具有特殊性质的无机化合物,其折射率是其独特特点之一。
磷酸锆具有很高的热稳定性和化学稳定性,可以在高温和强酸碱环境中保持其结构的完整性。
α-磷酸锆的制备及热稳定性研究罗 美 郑典模 邱祖民(南昌大学化工系 南昌330029)摘 要:采用回流法制备了α-磷酸锆(α-Z r P)。
XRD表征结果表明它的层间距为0.766nm,结晶度较好;并利用差热分析(DT A)对α-Z r P进行了研究,结果显示,具有较高的热稳定性。
关键词:α-磷酸锆 制备 热稳定性 1.前言磷酸锆类化合物是近年来发展起来的一类新型多功能介孔材料,其中晶形α-磷酸锆(分子式Z r(HPO4)2・H2O,简写为α-Z r P)是一种阳离子型层状化合物,具有规整层板结构和可设计性。
将不同数量或品种的无机或有机基团引入到磷酸锆层间,可以制备稳定性良好的层柱磷酸锆类材料。
因此,制备磷酸锆并深入了解温度对α-Z r P的影响对于制备磷酸锆层柱材料具有十分重要的现实意义。
本文采用回流法合成了α-Z r P,并以差热分析法(DT A)为手段研究了α-Z r P的热稳定性情况,为进一步制备性能良好的磷酸锆类层柱材料提供了必要的理论依据。
2.实验部分2.1 试剂氧氯化锆(Z rOCl2・8H20)为中国医药集团上海化学试剂公司产品,分析纯,含量不少于99.0%;磷酸为上海焱晨化工实业有限公司产品,分析纯,含量不少于85%;盐酸为中国恒源精细化工有限公司(上海)产品,分析纯,含量为36~38%。
2.2 层状α-磷酸锆的制备α-Z r(HPO4)2・H20用回流方法合成。
取10.47克Z rOCl2・8H2O溶于2m ol/L的HCl中,并配制成0.13m ol/L的溶液,然后取125ml这种溶液缓慢滴入12.8ml4m ol/L H3PO4与2m ol/L HCl的混合溶液中,制得磷酸锆凝胶,将此凝胶放入12m ol/L的磷酸中,在液固比为50ml/g条件下,于一定温度下回流24小时,得到α-磷酸锆晶体,产物经过滤,洗涤后,在60℃条件下于燥约一小时。
2.3 X—射线粉末衍射(XRD)及差热分析实验(DT A)α—Z rP样品的晶相XRD分析是在Rigaku D/MAX—3B型X—射线粉末衍射仪上进行的,采用CuKα射线,管流20mA,管压40K V。
磷酸锆性状及其应用领域简析一、磷酸锆的化学性状磷酸锆类化合物是近年发展的一类新型多功能材料。
磷酸锆不仅具有层状化合物的共性,而且制备容易,晶型好;不溶于水和有机溶剂,能耐较强的酸和一定的碱度,稳定性和机械强度很强,化学稳定性较高;层状结构稳定,在客体引入层间后仍然可以操持层状结构;有较大的比表面积,表面电荷密度较大,是一种较强的固体酸,可以发生离子交换反应。
磷酸锆(α-ZrP)英文名: Zirconium Hydrogen Phosphate分子式: α-Zr(HPO4)2·H2OCAS 号: 13772-29-7分子量: 301.19外观: 白色粉末二、磷酸锆运用领域分析2.1 医用肾透析仪器耗材主要规格指标Zr(HPO4)2·H2OZrO2氟化物水不溶物烧失水分PH值密度平均粒径(µm) 99(%≥) 40(%≥) 0.002(%≤) 99.9(%≤) 6(%≤) 5~72.66(g/cm3)10~20运用原理:磷酸锆是目前优质血液透析吸附材料替代品。
它既具有像离子树脂一样的离子交换性能,又具有像沸石一样的择形吸附和催化性能,HIA具有较高的热稳定性和耐酸碱性。
运用背景:ESRD(终末期肾病)患者200万。
初步估计我国需要进行肾透析的患者约每年200万人,且按每年15%的速度递增。
血液透析室急慢性肾功能衰竭患者肾脏替代治疗方式之一。
血液透析患者每周要进行2-3次的透析治疗,每次是4-4.5小时。
随着人民收入水平和医疗消费水平在提升,大病医保的广泛覆盖和报销比例也在不断提升。
每个患者每年花在血液透析耗材上的成本至少一万元(按100元/次,100次/年计算)A、本项目生产的磷酸锆产品属于透析耗材类材料,主要用于医用肾透析。
我国目前有糖尿病患者1.2亿,而糖尿病是引发慢性肾脏病的危险因素之一,在加上高血压和慢性肾炎,推算慢性肾脏病患者达1.5亿多人,最终超过1%的患者会发展为终末期肾功能衰竭(尿毒症),需要进行长期的肾透析维持性治疗。
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磷酸锆折射率引言磷酸锆是一种重要的无机功能材料,具有许多优异的性质和广泛的应用。
其中,折射率是磷酸锆最为重要的光学特性之一。
本文将全面、详细、完整地探讨磷酸锆的折射率,从基础知识到实验测量方法,再到实际应用,全面剖析磷酸锆折射率的研究和发展。
磷酸锆的物理性质磷酸锆(ZrP2O7)是一种白色结晶固体,具有高热稳定性和良好的化学稳定性。
它的晶体结构属于层状结构,其基本单元由锆离子和磷酸根离子组成。
磷酸锆的热膨胀系数较小,导热系数较低,在高温和极端环境下具有优越的性能。
磷酸锆的折射率基本概念折射率是描述材料对光传播行为的物理量,它表示光线从一种介质到另一种介质传播时光速的相对减缓程度。
折射率通常使用符号n表示,定义为光在真空中的速度c与光在介质中的传播速度v之比,即n=c/v。
由于真空中光速不变,相对于真空的折射率可以表示为n=v0/v,其中v0为真空中光速。
磷酸锆折射率的影响因素磷酸锆的折射率受多种因素的影响,下面将介绍其中的几个主要因素:1. 材料组成磷酸锆的折射率与其化学组成密切相关。
材料的元素种类、摩尔分数以及晶体结构都会对折射率产生影响。
研究人员通过合成不同配比和结构的磷酸锆进行实验,从而揭示了这种关系。
折射率与光波长之间存在关系,这是由于不同波长的光在介质中的传播行为不同所致。
研究人员常常使用光谱仪或波长可调谐激光器等设备来测量磷酸锆在不同波长下的折射率。
3. 温度温度对磷酸锆的折射率也有较大影响。
高温下,磷酸锆晶体结构发生变化,导致折射率的变化。
因此,在进行磷酸锆折射率研究时,需要对温度进行控制和记录。
4. 试样形状和尺寸试样的形状和尺寸对折射率的测量结果有较大影响。
不同形状和尺寸的试样会导致光在磷酸锆中的传播行为发生变化,从而使得折射率有所差异。
为了减小这种影响,研究人员通常会使用标准形状和尺寸的试样进行实验。
磷酸锆折射率的测量方法测量磷酸锆的折射率是研究这一材料光学性质的基础工作之一。
磷酸锆纳米片类似物磷酸锆纳米片类似物,简称ZrP,是一种由磷酸盐和金属离子组成的层状结构材料。
它具有高度的可控性和可调节性,因此在材料科学和纳米技术领域有着广泛的应用前景。
磷酸锆纳米片类似物的制备方法有多种,常用的方法包括水热法、溶剂热法和离子交换法等。
其中,水热法是一种简单且有效的制备方法。
通过将金属离子与磷酸盐在适当的溶剂中反应,可以得到层状结构的磷酸锆纳米片类似物。
磷酸锆纳米片类似物具有许多优异的性能。
首先,它具有高度的化学稳定性和热稳定性,能够在高温、酸碱等恶劣环境下保持其结构和性能的稳定。
其次,磷酸锆纳米片类似物具有较大的比表面积和孔隙结构,能够提供更多的活性位点和吸附空间,从而具有优异的催化性能和吸附性能。
此外,磷酸锆纳米片类似物还具有良好的光学性能和电化学性能,可用于光催化、电化学储能等领域。
在环境领域,磷酸锆纳米片类似物被广泛应用于水处理、废气处理等方面。
由于其较大的比表面积和孔隙结构,磷酸锆纳米片类似物可以有效地吸附水中的重金属离子、有机污染物等,从而实现水的净化和废水的处理。
同时,磷酸锆纳米片类似物还可以作为催化剂用于有机废气的处理,具有高效、环保的特点。
在能源领域,磷酸锆纳米片类似物也有着广泛的应用前景。
由于其良好的光学性能和电化学性能,磷酸锆纳米片类似物可以用作光催化剂、电催化剂等材料,用于太阳能光催化分解水制氢、电化学储能等方面。
此外,磷酸锆纳米片类似物还可以用于制备新型的锂离子电池和超级电容器等储能设备。
除了在环境和能源领域的应用外,磷酸锆纳米片类似物还具有其他许多潜在的应用。
例如,在医药领域,磷酸锆纳米片类似物可以用作药物载体和生物传感器等材料,用于药物的控释和生物分析等方面。
在材料科学领域,磷酸锆纳米片类似物可以用于制备高性能的复合材料、涂层材料等。
此外,磷酸锆纳米片类似物还可以用于制备高导热材料、防腐蚀涂层等。
总之,磷酸锆纳米片类似物是一种具有广泛应用前景的层状结构材料。
磷酸锆化学式磷酸锆是一种无机化合物,其化学式为Zr(HPO4)2。
它是由锆离子(Zr2+)和磷酸根离子(HPO4-)组成的盐类化合物。
磷酸锆的结构中,锆离子与两个磷酸根离子形成离子键,通过共享电子来保持化合物的稳定性和结构。
锆离子的正电荷与磷酸根离子的负电荷相互吸引,形成了结晶的晶格结构。
磷酸锆是一种白色固体,常以粉末状存在。
它具有良好的化学稳定性和热稳定性,可以在高温下保持结构的稳定性。
它的熔点较高,约为1300摄氏度。
磷酸锆在化学和工业上有多种应用。
首先,磷酸锆可以作为催化剂在化学反应中起到催化剂的作用。
其次,磷酸锆可以用作固体酸催化剂,用于有机合成和石油化工等领域。
此外,磷酸锆还可以用于制备其他锆化合物,如锆酸盐和锆合金等。
磷酸锆在医学领域也有应用。
由于其低毒性和生物相容性,磷酸锆可以用作人工骨骼和牙科材料。
它可以作为人工骨骼的骨水泥成分,用于修复骨折和骨缺损。
此外,磷酸锆还可以用于制备牙科修复材料,如牙冠和牙桥等。
磷酸锆的合成方法有多种。
一种常用的方法是将锆盐溶液与磷酸盐溶液反应,生成沉淀后,通过过滤和干燥得到磷酸锆。
另一种方法是将锆盐溶液和磷酸溶液反应,然后通过蒸发溶剂得到磷酸锆的结晶。
磷酸锆是一种重要的无机化合物,具有广泛的应用领域。
它的化学式为Zr(HPO4)2,结构稳定,化学性质稳定,并且具有良好的生物相容性。
磷酸锆在催化剂、固体酸催化剂、人工骨骼和牙科材料等方面都有重要的应用。
通过合理的合成方法,可以获得高纯度的磷酸锆,并且可以根据需要制备不同形态的磷酸锆。
磷酸锆的研究和应用将为化学、医学和材料科学等领域带来更多的发展机遇。
中级无机化学论文班级:10070441学号:1007044112姓名:吴亚茹层状磷酸锆的合成与表征一、引言四价金属磷酸盐是近年来逐步发展起来的一类多功能材料,特别是磷酸锆类层状化合物,由于其结构的规整性和可设计性,它既具有象离子交换树脂一样的离子交换性能,又具有象沸石一样的择形吸附和催化性能,具有较高的热稳定性和耐酸碱性能.磷酸盐层板是制备层柱催化材料、无机磷酸盐膜、自组装复合膜的基础原料,其晶体形貌、层板有序性和热稳定性等对复合材料制备的实验结果有较大的影响.二、磷酸锆的结构特点1.结构磷酸锆有两种不同的结构类型α-磷酸锆和γ-磷酸锆。
图磷酸锆的结构示意图(a)α-磷酸锆(b)γ-磷酸锆α-磷酸锆(α-Zr(HPO4)2·H2O,ZrP)的层与层之间是以ABAB的方式堆积在一起的。
每一层由近似处于同一平面的Zr原子,以及将Zr原子夹在中间的上下两层O3P-OH构成。
指向层内空间的O3P-OH基团与Zr原子共用3个氧原子,其氢质子(P-OH)可以被交换,层内的水分子与一个层面上的P-OH形成氢键,层与层之间的作用力是范德华力,层间距为0.76nm,每一个P-OH基团周围的自由面积为0.24nm2。
γ-磷酸锆(γ-Zr(PO4)(H2PO4)·2H2O,γ-ZrP)的每一层中,Zr原子处于两个相互平行的平面上,中间以PO4和H2PO4基团为桥梁,其中PO4基团的4个氧原子与4个Zr原子共用,而H2PO4基团与两个Zr原子共用两个氧原子,剩余的两个-OH基团指向层内空间。
层与层之间的作用力是H2O分子和相邻两个层面上的=P(OH)2形成的氢键作用力。
层间距为1.22nm,每个=P(OH)2基团周围的自由面积为0.36nm2。
2.特点层状磷酸锆不仅有层状化合物的共性,而且还具备其它层状化合物所不具备的个性:(1)制备容易,晶形好;(2)不溶于水和有机溶剂,能耐强的酸度和一定碱度,热稳定性和机械强度很强,化学稳定性较高;(3)层状结构稳定,在客体引入层间后仍然可以保持层状结构;(4)有较大的比表面积,表面电荷密度较大,是一种较强的固体酸,可以发生离子交换反应;(5)层表面的-OH基团可以被其它基团(-OR或-R)置换,从而将磷酸锆有机衍生化,引入各种官能团(如烷基、芳香基、羧基、氨基酸基团、磺基苯以及冠醚等),因而可以根据需要选择适合的基团,同时可调整基团的排布和取向,这样不仅可以改变层间表面的亲水疏水等性质,创造有利于客体插入的层内环境而且可以改变主体材料的物理性质;(6)在一定条件下,可发生剥层反应。
微波法制备磷酸锆的研究李新玲;胡晓霞;李戎;沈丽;邢彦军【摘要】采用氧氯化锆为锆源、氟化铵为络合剂、磷酸为磷源,在低温(<100℃)和常压条件下,微波辅助加热法在较短时间内制备得到规则的六角形片状结构Zr(HPO4)2·H2O(简写为α-ZrP)晶体。
研究了不同反应物浓度下NH4F与ZrOCl2·8H2O摩尔比、磷酸与ZrOCl2·8H2 O摩尔比、反应时间、反应温度等因素对于合成磷酸锆晶体的影响。
产物采用XRD、 SEM和FT-IR表征。
以罗丹明B 为降解对象,可见光下研究所制备磷酸锆的光催化性能。
结果表明,当[ Zr4+]=0.02 mol/L, NH4 F/Zr=6和P/Zr=40,微波加热温度90℃,反应时间为30 min时制备的磷酸锆具有良好的光催化活性。
%At low temperature of below 100℃ and normal pressure, hexagonal crystal zirconium phosphate (α-ZrP) was quickly prepared with ZrO Cl2 ·8H2O, NH4F and H3PO4 as raw materials by microwave-assisted method. The influence of the molar ratio of NH4 F and ZrOCl2 ·8H2 O, the molar ratio of H3 PO4 and ZrOCl2 ·8H2 O, reaction time and microwave heating temperature on the crystal form of α-ZrP were studied. The synthesized powders were determined by means of XRD, SEM and FT-IR. The photocatalytic bleaching of Rhodamine B was carried out in the presence of zirconium phosphate. The best processing conditions were that ZrOCl2 was 0. 02 mol/L, the molar ratio of NH4 F/Zr was 6 and the molar ratio of P/Zr was 40 , with microwave heating at 90 ℃ for 30 min. The zirconium phosphate under above conditions exhibited good visible-light activity for photodegradation.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2014(000)024【总页数】5页(P56-60)【关键词】微波辅助法;磷酸锆;制备;光催化【作者】李新玲;胡晓霞;李戎;沈丽;邢彦军【作者单位】生态纺织教育部重点实验室东华大学,上海 201620;生态纺织教育部重点实验室东华大学,上海 201620;国家染整工程技术研究中心,东华大学,上海 201620;生态纺织教育部重点实验室东华大学,上海 201620;生态纺织教育部重点实验室东华大学,上海 201620【正文语种】中文【中图分类】TQ134.1磷酸锆是一种重要的四价金属磷酸盐,其晶体结构主要有两种形式Z r(HPO4)2·H2O(简写为α-ZrP)和Zr(HPO4)2·2H2O(简写为γ-ZrP)[1]。
第30卷第4期中 国 科 学 技 术 大 学 学 报V ol.30,N o.4 2000年8月JOURNAL OF CHINA UNIVERSIT Y OF SCIENCE AN D TECHN OLOG Y Aug.2000文章编号:025322778(2000)042487205层状磷酸锆的溶剂热合成与表征Ξ张 蕤1,2,胡 源1,朱玉瑞2,范维澄1,陈祖耀2(1.中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室;2.中国科学技术大学化学系,合肥230026)摘要:用溶剂热法合成了α2磷酸锆(α2Z rP)晶体,并采用XRD、IR、TE M和TG/DSC等方法对其进行了表征,结果显示,用该法制得的α2Z rP,具有良好的结晶度,层间距达到7.63!.α2Z rP晶体的结晶水在125℃到430℃之间被脱除,其层板羟基在430℃开始缓慢脱除,直到580℃才完全脱除,表明其热稳定性较高.得到了溶剂热法合成α2Z rP 的优化实验条件为:体系中磷酸浓度为5M至10M和180℃下反应48h以上.关键词:溶剂热合成;α2磷酸锆;表征中图分类号:O614.41+2;O643 文献标识码:A1 引言四价金属磷酸盐是近年来逐步发展起来的一类多功能材料,特别是磷酸锆类层状化合物,由于其结构的规整性和可设计性,它既具有象离子交换树脂一样的离子交换性能,又具有象沸石一样的择形吸附和催化性能,具有较高的热稳定性和耐酸碱性能[1~3].磷酸盐层板是制备层柱催化材料[4]、无机磷酸盐膜[5]、自组装复合膜[6]的基础原料,其晶体形貌、层板有序性和热稳定性等对复合材料制备的实验结果有较大的影响.文献已报道的回流法[2]、S ol -G el法[7]、直接沉淀法[8]等制备α2Z rP,存在着反应时间长、操作繁琐或产品结晶度低、层间距小等不足.考虑通过控制化学反应获得特殊组成、结构、形貌和性质的材料[9]以满足各种不同功能之需要是值得深入研究的课题.本工作尝试了以乙醇为溶剂的溶剂热法合成α2Z rP 晶体,得到的产品结晶度高、层间距大、形貌规则均匀、热稳定性好,实验过程简单,同时缩短了反应时间.本文着重研究了反应温度、时间及磷酸浓度等条件对溶剂热合成α2Z rP的影响,优化了合成条件,为进一步探索在溶剂热条件下制备层状化合物及其插层或柱撑反应奠定基础.2 实验部分2.1 仪器和试剂有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜;上海化学试剂公司生产的Z rOCl2・8H2O(AR);上海Ξ收稿日期:2000203203 基金项目:中国科学院“知识创新工程”资助项目 作者简介:张蕤:女,1963年11月生,阜阳师范学院化学系讲师,中国科学技术大学化学系在职硕士生.振兴化工一厂生产的无水乙醇(99.7%AR);上海振兴化工一厂生产的浓磷酸(85%AR). 2.2 表征在日本理学Rigaku Dmax/γA型转靶X射线衍射仪上表征其晶体结构(XRD),Cu Kα(λ=1.5418!),管压40kV,管流20mA;用H2800透射电镜表征其晶粒形貌和晶体结构(TE M和E D);用VECT OR222型FT2IR分析仪进行基团分析(波数范围为4000cm-1~400cm-1), K Br压片,K Br与样品的比例为100∶1;在Netzsch ST A2409C型热分析仪上进行TG/DSC分析,升温速率为10℃/min,样品量约为10mg,氮气作载气.2.3 α2Z rP的溶剂热合成在烧杯中加入3g Z rOCl2・8H2O和一定量的无水乙醇,溶解均匀,在搅拌下滴加预定量的浓磷酸,形成凝胶液,调节体系酸度使pH小于1,磷酸浓度为预定值.将该凝胶液转入反图1 α2Z rP样品的XRD谱图Fig.1 XRD profiles ofα2Z rP sam ples 应釜中,并放入恒温箱,达预定时间后取出反应釜,冷却至室温,充分洗涤至pH≥5,在50℃~60℃下真空干燥.3 结果与讨论3.1 反应条件的影响3.1.1 反应温度的影响图1为制备样品中有代表性的XRD谱图,表1为样品的XRD谱图分析结果.可见表1 α2Z rP样品的XRD谱图分析T ab.1 XRD Patterns ofα2Z rP Sam ples样品号实验条件反应时间/温度/磷酸浓度三个主强衍射峰相应的d值(!) a48h/180℃/8M7.63 4.48 3.54b72h/180℃/2M8.03 4.48 3.59c120h/180℃/12M7.63 4.46 3.54d6h/180℃/10M7.50 4.44 3.53e48h/120℃/10M7.50 4.46 3.56f48h/150℃/10M7.50 4.46 3.54g120h/180℃/5M7.63 4.46 3.54h120h/180℃/10M7.63 4.46 3.54i24h/180℃/10M7.50 4.46 3.54j12h/180℃/10M7.44 4.44 3.53用溶剂热法制备的α2Z rP衍射峰峰形规整尖锐,表明样品具有高的结晶度.在2θ= 11160°、19.80°、25.10°处有三个主强衍射峰,对应的晶面间距分别为7.63!、4.48!、3.54 !,相应于d(002)、d(110)、d(112)晶面的特征衍射峰,层间距是7.63!,比经典方法[2,7,8]的结果大约0.1!.884 中国科学技术大学学报 第30卷比较a 、e 及f 样品的XRD 图,当反应温度低于150℃时,得到的样品层间距为7.50!,低于回流法等经典方法制得的样品的层间距值(7.56!).3.1.2 反应时间和磷酸浓度的影响图2 α2Z rP 样品的透射电镜照片Fig.2 TE M and E D photographs of α2Z rP sam ples从图1可知在保持体系pH <1和恒温180℃条件下,提高磷酸浓度和延长反应时间均可提高α2Z rP 的结晶度和层间距.比较a 和b ,表明增大磷酸浓度可提高产品的结晶度缩并短反应时间;比较a 和d ,即使稍微降低磷酸浓度,延长反应时间也能增大晶体的层间距,提高其结晶度.图2为典型样品的透射电镜照片.其中a 和b 为120h/180℃/12M 条件下制备样品的TE M 和E D 照片,其平均粒度为400nm ×200nm ,呈规整的六边形薄片状,电子衍射图上的晶体衍射斑点清晰有序.c 和d 为6h/180℃/10M 条件下制备样品的TE M 和E D 照片,其平均粒度为120nm ×100nm ,多数为六边形薄片,但混有少量卵形片晶,可能为未发育完好的晶体,电子衍射图上的衍射斑点与弱的晕环同时存在,表明晶体的有序性差.显然,不同反应时间制备的晶体形貌和粒度不同,反应时间越长,晶体的结晶度越高,粒度越大,六边形片状更为规则和均匀,晶形更完美.从反应时间、温度及磷酸浓度等因素来看,XRD 和TE M 的结果是一致的.因此,用乙醇作溶剂的溶剂热合成α2Z rP 晶体的优化实验条件应为:体系中磷酸浓度为5M ~10M ,180℃下反应48h 以上.3.1.3 α2Z rP 的FT 2IR图3 α2Z rP 样品的FT 2IR 谱图Fig.3DIR spectra of α2Z rP sam ple图3为溶剂热合成α2Z rP 晶体的IR 谱图.根据Maclanchian 的归属[10],3590cm -1、3510cm -1和3155cm -1分别为磷酸锆中晶格水的对称和不对称伸缩振动的吸收峰,1620cm -1峰为水分子的弯曲振动峰,1250cm -1和596cm -1对应于P 2OH 的伸缩或变形振动峰,其中1250cm -1是HPO 4的特征峰,530cm -1峰是PO 2的变形振动峰,967cm -1~1200cm -1处的强吸收为PO 4的伸缩振动峰,PO 4峰的峰形尖而且分裂成3个小峰,反映出层板表面磷酸根有多种振动形式,表明层板本身的结构较为完美.另外,在2400cm -1附近没有吸收峰,说明晶体的结晶度高.因此,我们可以确知以乙醇为溶剂的溶剂热法制备的α2Z rP 的化学组984第4期 层状磷酸锆的溶剂热合成与表征 成为α2Z r (HPO 4)2・H 2O.3.2 α2Z rP 的TG /DSC 曲线图4为制备样品中有代表性的a 、b 、c 和d 的TG /DSC 曲线.从TG 曲线可以看出,在室温至1000℃范围内,可分为二级失重阶梯.以结晶度良好的a 样品为例,第一级失重从125℃至430℃,失重约为5.6%,与脱除一分子结晶水的理论失重5.98%基本相符.该失重过程缓慢进行,说明在层板有序性较高的α2Z rP 晶体的层间水有可能存在着易脱除的较暴露的水分子和蕴含在晶体聚集体中较难脱除的水分子两种不同的状态,而后者比较少,大部分水分子在250℃以前已脱除.第二级失重过程发生在430℃~580℃之间,它是脱除结晶水后的Z r (HPO 4)2的P 2OH 缩合过程,起始温度为430℃,到580℃才完全转化为Z rP 2O 7,该分解过程失重约为5.0%,与脱除一分子结构水的理论失重量5.98%接近.可见,α2Z rP 脱除结晶水后形成的Z r (HPO 4)2直到430℃才开始发生使层状结构受到破坏的P 2OH 缩合过程,分解温度相当高,说明它具有较高的热稳定性,非常适宜作为层柱催化材料的前驱物.此外,它们的DSC 曲线证实了在每一级失重过程中伴随有热量的变化,分别相应于130℃和540℃的吸热峰,在900℃后的放热峰为Z rP 2O 7的晶体化作用过程.因此可将α2Z rP 的热失重过程表示如下:α2Z r (HPO 4)2・H 2O<430℃-H 2Oα2Z r (HPO 4)2>430℃-H 2OZ rP 2O 7a.48h/180℃/8Mb.120h/180℃/5Mc.6h/180℃/10Md.48h/150℃/10M图4 α2Z rP 样品的TG 2DSC 曲线Fig.4 TG 2DSC curves of α2Z rP sam ples4 结论实验结果表明,用乙醇作溶剂的溶剂热法制备α2Z rP 晶体,在180℃,体系中磷酸浓度为5M 至10M 和≥48h 条件下,可得结晶度良好,层间距达7.63!的产品.TE M 结果表明晶体为较规整的六边形薄片状,粒径约为400nm ×200nm ;IR 分析结果确证了α2Z rP 的化学组成为α2Z r (HPO 4)2・H 2O ;TG /DSC 分析结果显示,该晶体具有较高的热稳定性.因此,用溶剂热法合成α2Z rP 简化了实验过程,缩短了反应时间,制得的晶形完整,是值得进一步探索和推广的有效方法.94 中国科学技术大学学报 第30卷参 考 文 献[1] Alberti G.Syntheses ,crystalline structure ,andion 2exchange properties of ins oluble acid salts of tetravatent metals and their salt forms [J ].Acc.Chem.Res ,1978,11(4):163~170.[2] Clear field A ,S tynas J A.The preparation of crys 2talline Z irconium phosphate and s ome observations on its ion exchange behaviour[J ].J Inorg.Nucl.Chem.,1964,26:117~129.[3] Clear field A ,Smith G D.The crystallography andstructure of α2Z irconium bis (m onohydrogen or 2thophosphate )m onohydrate [J 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that the optimum ex 2perimental condition for s olv othermal method is 180℃bey ond 48hours in 5M ~10M phosphoric acid.K ey w ords :s olv othermal synthesis ;α2Z irconium hydrophosphate ;characterization194第4期 层状磷酸锆的溶剂热合成与表征 。