一种磷酸锆介孔材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种磷酸锆介孔材料的制备方法，以由鼠李糖脂和槐糖脂组成的生物表面活性剂作模板，分别向体系中引入锆源和磷源，再通过晶化、过滤洗涤、干燥焙烧处理，制备出了一种介孔磷酸锆材料。本发明专利技术采用生物表面活性剂作模板，具有选择性好、用量少、无毒，能够被生物完全降解，不对环境造成污染，可用微生物方法引入化学方法难以合成的新化学基团等特点，工艺简便，有效降低生产成本，简化了合成工艺，产品的重复性好，有利于工业上的大批量生产。

A preparation method of mesoporous zirconium phosphate

The invention discloses a method for preparing mesoporous zirconium phosphate material, the biosurfactant rhamnolipid and composed of sophorolipids as templates, respectively introducing zirconium source and phosphorus source to the system, and then through the crystallization, filtering and washing, drying and roasting process, the preparation method of mesoporous zirconium phosphate material. The invention adopts biological surfactant as template, has good selectivity, low dosage, non-toxic, can be completely biodegradable, no pollution to the environment, new chemical groups and other characteristics, available microbial method into the chemistry method to the synthesis process is simple and effective to reduce production costs, simplify the synthesis process, the product has good repeatability, for mass production industry.

【技术实现步骤摘要】
一种磷酸锆介孔材料的制备方法
本专利技术涉及无机材料
，尤其涉及一种磷酸锆介孔材料的制备方法。
技术介绍
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,随着磷酸铝介孔合成材料的不断发展，不同性能的介孔材料不断合成。磷酸锆是一类具有较好的热稳定性与良好的耐酸碱性能的材料，由于介孔材料的介孔结构，磷酸根官能团可以作为反应官能团，也可以作为骨架结构，担载其它离子，实现在层间和层上双向担载的结构。磷酸锆作为一类稳定的层状介孔材料，将广泛应用于污水处理工业、催化领域、以及耐磨设备的元件等各个方面。目前在磷酸锆介孔材料制备方法上，主要有回流法、直接沉淀法、水热(或溶剂热)合成、模板合成法等。CN103228574A公开了一种板状型磷酸锆，其中，在结构当中包括P-OH基团，且在X射线衍射分析时在2θ值为11.6±2度的情况下具有结晶峰，而在2θ值不足11.6±2度的情况下观察不到结晶峰。由于该专利技术制造的板状型磷酸锆以板状型结构和纳米级大小向被覆膜内部得到均匀的分散而具有良好的表面光泽度和阻隔性能，并由于表面的P-OH基而具有良好的耐腐蚀性，且不仅能够分散于水溶液中，在有机溶剂等当中也能分散。CN101058411公开了一种类球形磷酸锆材料的制备方法。具体涉及一种颗粒尺寸在10至100ΜM之间可调的类球形磷酸锆及其制备方法。首先采用回流法合成片层状磷酸锆原粉,然后通过有机胺剥层的方法，将层状磷酸锆粉体样品进行剥层处理,得到单层磷酸锆胶体,最后使用旋转式喷雾干燥器进行成型,制得类球形磷酸锆样品。该方法工艺条件独特,操作简单，合成条件温和。成型磷酸锆材料能够作为催化剂、催化剂载体、吸附剂、离子交换剂等得到使用。CN101602512公开了一种磷酸锆晶体材料及制备方法,属于无机化学合成领域。具体来讲涉及一种以喹啉为结构导向剂制备的磷酸锆晶体材料及制备方法的技术方案。其特征在于，是一种将含氮杂环的有机胺喹啉分子引入到磷酸锆晶体材料的合成中，避免了传统的有机短链胺或者有机二胺,采用水热合成法以喹啉分子作为结构导向剂制备的磷酸锆晶体材料，该专利技术的优点在于使用含氮杂环的喹啉分子作为结构导向剂,通过改变合成条件，制备出了具有层状或链状结构特征的磷酸锆晶体材料。CN102992293A公开了一种棒状磷酸锆及其制备方法。该棒状磷酸锆的直径为0.4～1.0um，长径比为5～20，其制备方法具体如下：在去离子水中按顺序加入一定量的八水氧氯化锆、乙二酸、磷酸及乙二胺，搅拌反应后，抽滤、洗涤、干燥后得到棒状磷酸锆；其中，八水氧氯化锆，乙二酸、磷酸、乙二胺的摩尔比为1∶a∶1∶b，中a对应乙二酸摩尔比值，值为3～5；b对应乙二胺摩尔比值，值为3～5，a、b为整数或非整数。该制备方法工艺简单，所制备的棒状磷酸锆尺寸均匀，可应用于催化、离子交换等领域，特别是可作为抗菌剂载体。CN103011118A公开了一种利用导向组装技术制备磷酸锆层柱材料的方法，属于材料制备
该方法以层状磷酸锆为原料，先以十六胺等长链有机胺对层状磷酸锆进行有机改性，后将十二烷基二甲基苄基氯化铵等长链季铵盐插层至有机化的磷酸锆层间，并通过溶剂化方法将硅酸乙酯与长链季铵盐协同引入。利用十二烷基二甲基苄基氯化铵等长链季铵盐形成的胶束作为模板，通过导向组装技术在磷酸锆层间形成有序排列的硅聚物交联结构，最后通过焙烧除去有机胺与季铵盐，得到氧化硅柱撑的磷酸锆层柱材料。CN107010611A公开了一种介孔磷酸锆的制备方法，主要解决现有技术合成的磷酸锆材料比表面积低、孔径较小的问题。本专利技术采用水热合成方法，以十六烷基三甲基溴化铵和烷基酚聚氧乙烯醚混合溶液为模板，分别向体系中引入锆源和磷源，再通过水热晶化、过滤洗涤、干燥焙烧处理，制备出了一种介孔磷酸锆材料，其XRD衍射图谱2θ在2.2±0.4有特征峰的技术方案，较好的解决了上述技术问题。方法操作简便，重现性好，制备出的磷酸锆介孔有序度高、比表面积大、热稳定性高、耐酸碱性好，可用于催化、吸附分离等工业领域。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种磷酸锆介孔材料的制备方法，以生物表面活性剂作模板，制备有序度高，孔径的尺寸大小、孔径排布可以调节的介孔材料，解决现有技术中采用化学合成表面活性剂产生选择性差、用量多、有毒，无法被生物完全降解，容易对环境造成污染、工艺复杂、生产成本较高的问题。根据本专利技术实施例的一种磷酸锆介孔材料的制备方法，包括以下步骤：S1、将作为模板剂的生物表面活性剂和去离子水混合搅拌至澄清，记为溶液A；S2、将锆源和磷源分别溶于去离子水中配成溶液B和C；S3、将溶液B缓慢倒入溶液A中，搅拌2～4小时后，缓慢滴加溶液C，继续搅拌老化0.5～24小时后得到按摩尔比计为：Zr4+：PO43-：生物表面活性剂：H2O＝1：0.2～4：0.5～0.9：800～1000的混合溶液D；S4、将混合溶液D装入晶化釜中，于60～180℃下晶化1～200h，晶化好的产物冷却后取出，经过滤、洗涤、干燥，在300～700℃空气气氛下焙烧0.5～24h后，制得磷酸锆介孔材料。在上述方案基础上，所述锆源选自氯氧化锆、硝酸氧锆、硝酸锆或碳酸锆中的至少一种。在上述方案基础上，所述磷源选自磷酸、磷酸二氢铵或磷酸氢二铵中的至少一种。在上述方案基础上，所述生物表面活性剂由鼠李糖脂和槐糖脂组成，生物表面活性剂总浓度为0.3-1.5mmol/L，鼠李糖脂的浓度固定为生物表面活性剂总浓度的0.03-0.5。在上述方案基础上，所述生物表面活性剂总浓度为1mmol/L，鼠李糖脂的浓度固定为生物表面活性剂总浓度的0.2。在上述方案基础上，所述步骤S3中搅拌温度为20～30℃。在上述方案基础上，所述老化时间为4～16小时。在上述方案基础上，所述晶化温度为80～140℃，晶化时间为12～120小时。在上述方案基础上，所述焙烧温度为500～600℃，焙烧时间为8～12小时。本专利技术与现有技术相比具有的有益效果是：以生物表面活性剂作模板，制备磷酸锆介孔材料，在制备过程中加入了生物表面活性剂，鼠李糖脂其亲水基团一般由1～2分子的鼠李糖环构成，憎水基团则由1～2分子具有不同碳链长度的饱和或不饱和脂肪酸构成，槐糖脂由亲水性的槐糖和疏水性的饱和或不饱和的长链ω-(或ω-1)羟基脂肪酸两部分构成，在两种类型生物表面活性剂的协同导向作用下，锆源和磷源组装成含有介孔分布的磷酸锆材料，提高了该材料的比表面积。此外，与化学合成表面活性剂相比，生物表面活性剂具有选择性好、用量少、无毒，能够被生物完全降解，不对环境造成污染，可用微生物方法引入化学方法难以合成的新化学基团等特点。另外，用微生物发酵生产，工艺简便，当发酵技术进一步成熟和产量达到一定规模后，生产成本可进一步降低。通过这种方式制备又简化了合成工艺，产品的重复性好，这些都将有利于工业上的大批量生产，取得了较好的技术效果。具体实施方式为能进一步了解本专利技术的特征、技术手段及所达到的具体功能，下面以具体实施方式对本专利技术做进一步详细描述。实施例1本实施例提供了一种磷酸锆介孔材料的制备方法，包括以下步骤：S1、将作为模板剂的生物表面活性剂和去离子水混合搅拌至澄清，其中生物表面活性剂由鼠李糖脂和槐糖脂组成，生物表面活性剂总浓度为0.3mmo本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磷酸锆介孔材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将作为模板剂的生物表面活性剂和去离子水混合搅拌至澄清，记为溶液A；S2、将锆源和磷源分别溶于去离子水中配成溶液B和C；S3、将溶液B缓慢倒入溶液A中，搅拌2～4小时后，缓慢滴加溶液C，继续搅拌老化0.5～24小时后得到按摩尔比计为：Zr

【技术特征摘要】
1.一种磷酸锆介孔材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将作为模板剂的生物表面活性剂和去离子水混合搅拌至澄清，记为溶液A；S2、将锆源和磷源分别溶于去离子水中配成溶液B和C；S3、将溶液B缓慢倒入溶液A中，搅拌2～4小时后，缓慢滴加溶液C，继续搅拌老化0.5～24小时后得到按摩尔比计为：Zr4+：PO43-：生物表面活性剂：H2O＝1：0.2～4：0.5～0.9：800～1000的混合溶液D；S4、将混合溶液D装入晶化釜中，于60～180℃下晶化1～200小时，晶化好的产物冷却后取出，经过滤、洗涤、干燥，在300～700℃空气气氛下焙烧0.5～24小时后，制得磷酸锆介孔材料。2.根据权利要求1所述的一种磷酸锆介孔材料的制备方法，其特征在于，所述锆源选自氯氧化锆、硝酸氧锆、硝酸锆或碳酸锆中的至少一种。3.根据权利要求1所述的一种磷酸锆介孔材料的制备方法，其特征在于，所述磷源选自磷酸、磷酸二氢铵或磷酸氢二铵中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉环，
申请(专利权)人：佛山杰致信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44