一种纳米层状磷酸锆及其载银磷酸锆的制备方法技术

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米层状磷酸锆及其载银磷酸锆的制备方法
本专利技术属于无机材料合成的
，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。
技术介绍
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专利技术的直接沉淀法，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的中国专利技术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的中国专利技术专利公开了一种纳米磷酸锆的生产方法，该专利技术包括以下具体步骤：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。公开号为CN111226917A的中国专利技术专利申请公开了一种磷酸锆纳米银抗菌复合材料的制备方法，该专利技术包括如下步骤：(S1)、磷酸氢锆分散液的制备：(S11)、将溶剂以1000r/min-10000r/min的搅拌速度搅拌，然后加入磷酸氢锆粉体；(S12)、使用恒温油浴锅加热，待温度上升至45℃-50℃，恒温搅拌30min，得到磷酸氢锆分散液；(S2)、还原过程：(S21)、向磷酸氢锆分散液中加入氢氧化钠，调节pH值至9-12；(S22)、将(S21)的溶液升温至50-70℃；(S23)、向(S22)中缓慢加入硝酸银；(S24)、向(S23)中缓慢加入还原剂；(S25)、维持温度50-70℃，搅拌反应60-120分钟；(S26)、过滤、洗涤、干燥、得到磷酸氢锆纳米银抗菌复合材料。因此，本专利技术具有成本更低，杀菌效果更好的优点。公开号为CN102239887A的中国专利技术专利公开了一种纳米级磷酸锆载银复合无机抗菌剂的制备方法，其包括以下的步骤：a、制备纳米磷酸锆载体：在氯氧化锆水溶液中加入足量的磷酸二氢钠水溶液反应得到纳米级磷酸锆载体；b、超滤：将纳米磷酸锆载体置入超滤膜系统中，至滤液中用银离子检验无氯离子时，完成超滤；c、抗菌金属离子吸附、置换：将纳米磷酸锆载体的溶胶沉淀加纯水溶解，而后加入抗菌金属离子水溶液，充分吸附、置换反应；d、无机抗菌粉体的制备：抽滤，清洗反应产物，烘干滤饼，烘干后的滤饼稍微粉碎后煅烧，获得产品。该制备方法采用超滤膜除去合成磷酸锆过程中产生的副产物无机盐，以使磷酸锆载体不需要经过高温煅烧就可以直接用于吸附、置换金属离子。公开号为CN101720787A的中国专利技术专利公开了一种载银磷酸锆/纳米二氧化钛复合抗菌剂及其制备方法，由70-95份载银量为0.5-3.5％的载银磷酸锆和5-30份载银量为0.5-3.5％的SiO2改性纳米TiO2组成。先用磷酸盐或磷酸与可溶性锆盐反应生成磷酸锆，将磷酸锆洗涤后配制成10-60％的悬浮液，然后在体系中加入硝酸银，陈化2-36小时后加入钛盐，待钛盐加完后再添加硅酸酯或硅溶胶，最后再添加硝酸银，陈化1-24小时后，通过过滤和高温煅烧，即得。该方法抗菌性能优越，且抗菌剂与母体材料之间的相容性较好，生产方法简单、易于控制。公开号为CN1600536A的中国专利技术专利公开了一种纳米层状磷酸锆载银无机抗菌粉体及其制备方法，本专利技术公开了一种纳米层状磷酸锆载银抗菌粉体及其制备新方法，以纳米磷酸锆为载体，pH1-2之间，圆片最长径小于600nm,厚度小于50nm，其制备过程通过模板剂与晶粒生长抑制剂来控制粉体的形貌与大小，银离子的交换采用锌离子过渡法。该方法是以氯氧化锆为锆源，加入磷酸二氢钠水溶液反应制得纳米层状磷酸锆，反应生成物必须洗涤除去氯化钠，模板剂、抑菌剂，产生大量废水，消耗大量水资源。生成的未烧结的磷酸锆为胶体，洗涤极为困难需大型洗涤设备和水资源。公开号为CN1640263A的中国专利技术专利公开了一种制备层状磷酸锆粉末的方法，方法是向0.16-0.04mol可溶性银盐溶液中，缓慢滴加3-4倍摩尔量的氨水，得透明清澈液，加入磷酸锆粉体，搅拌一小时，离心分离后在8-100℃烘干，即可得到磷酸锆载银粉末，该方法未涉及磷酸锆的制备方法，该方法银氨溶液中银的交换率低，分离后的母液处理麻烦。上述制备纳米磷酸锆及其载银抗菌剂的各种方法，虽然都能在一定程度上取得一定的效果，但其也都存在明显的不足，有的方法需要用到强腐蚀品氢氟酸，生产不安全不环保；有的方法对设备要求严苛，并且投资大；有的方法需要用到大量的水和乙醇洗涤，产生大量的废水废乙醇，水资源及乙醇消耗大，并且污染环境。因此，针对纳米磷酸锆及其载银抗菌剂的制备方法，亟需加以改进。
技术实现思路
(1)要解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供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；该方法在整个过程中无废本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米层状磷酸锆的制备方法，其特征在于，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；/n其中，水、助溶剂、分散剂、络合剂、锆源化合物、磷源化合物的质量百分比为100:10-100:5-50：5-50：15-50：15-60，反应温度为50-100℃，反应时间为5-200分钟，蒸发和干燥的温度为60-380℃，蒸发和干燥的时间总和为5-100小时，焙烧的温度为500-1000℃，焙烧的时间为1-6小时。/n

【技术特征摘要】
1.一种纳米层状磷酸锆的制备方法，其特征在于，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；
其中，水、助溶剂、分散剂、络合剂、锆源化合物、磷源化合物的质量百分比为100:10-100:5-50：5-50：15-50：15-60，反应温度为50-100℃，反应时间为5-200分钟，蒸发和干燥的温度为60-380℃，蒸发和干燥的时间总和为5-100小时，焙烧的温度为500-1000℃，焙烧的时间为1-6小时。


2.根据权利要求1所述的一种纳米层状磷酸锆的制备方法，其特征在于，所述助溶剂为甲酸、乙酸或草酸中的一种以上。


3.根据权利要求1所述的一种纳米层状磷酸锆的制备方法，其特征在于，所述分散剂为聚丙烯酸、聚丙烯酸铵、草酸、草酸铵、柠檬酸或柠檬酸铵中的一种以上。


4.根据权利要求1所述的一种纳米层状磷酸锆的制备方法，其特征在于，所述络合剂为柠檬酸、柠檬酸铵、草酸、草酸铵、焦磷酸或焦磷酸铵中的一种以上。


5.根据权利要求1所述的一种纳米层状磷酸锆的制备方法，其特征在于，所述锆源化合物为碳酸锆、氢氧化锆、草酸锆、柠檬酸锆或乙酸锆中的一种以上。


6.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：易鹤翔，易绍文，
申请(专利权)人：赣州瑞德化工有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36