一种用羟基磷灰石制备介孔材料的方法技术

一种用羟基磷灰石制备介孔材料的方法，它涉及制备介孔材料的方法。本发明专利技术要解决现有制备铁改性磷灰石介孔材料的方法无法制备出高比表面积、孔径集中在4.2nm附近呈单峰分布的介孔材料的问题。本发明专利技术的方法为：一、制备铁改性羟基磷灰石；二、洗涤、干燥后得到铁改性羟基磷灰石介孔材料。本发明专利技术方法制备的介孔材料具有孔径集中分布的优良性质，本发明专利技术利用高浓度铁离子交换法制得的介孔材料具有高比表面积180～220m2/g、孔径集中在4.2nm附近、呈单峰分布、重现性好、分散性良好并且产量高。本发明专利技术主要用于水中污染物处理技术领域。

Method for preparing mesoporous material using hydroxyapatite

The invention relates to a method for preparing mesoporous materials by using hydroxyapatite, which relates to a method for preparing mesoporous materials. The present invention aims to solve the problem that the existing method for preparing iron modified apatite mesoporous material can not prepare mesoporous materials with high specific surface area and pore size that are concentrated near 4.2nm. The method of the invention is as follows: 1. The iron modified hydroxyapatite is prepared; two, the iron modified hydroxyapatite mesoporous material is obtained after washing and drying. The invention relates to a method for preparing mesoporous materials with excellent properties of pore size of mesoporous materials, the invention uses a high concentration of iron ion exchange method is 180 ~ 220m2/g, in diameter near 4.2nm, showed a unimodal distribution with good reproducibility, good dispersion and high yield with high surface area. The invention is mainly used in the technical field of pollutant treatment in water.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制备介孔材料的方法，属于水中污染物处理的
。
技术介绍
介孔材料是指孔径在2?50nm之间，比表面积大、孔径分布均匀的多孔材料。具有选择性好，扩散和吸附能力强的特点。介孔材料广泛应用于石油、化工、电子等领域，具有巨大的应用价值。轻基磷灰石(hydrosyapatite, HAP)与骨和牙齿的无机矿物成分相似,具有良好的生物相容性和生物活性。羟基磷灰石晶体为六方晶系，其结构中的钙离子可以被多种金属置换，从而表现出不同的性能。铁是一种容易获得、经济实用的金属元素，铁离子改性磷灰石具有价格低廉，生物相容性好的特点，因而得到广泛研究。目前常用的铁改性磷灰石通常是以低浓度铁离子掺杂在原料前驱体中，以共沉淀方式制备后，再进行高温灼烧。由于铁离子在磷灰石结构中的低容纳性，以及高浓度铁会促使产生磷酸三钙，这种制备方法限制了铁元素的掺杂量。利用离子交换法制备铁改性磷灰石的报道比较少见，Masato Wakamura和Yoshiaki Tanizawa等人分别以低浓度硝酸铁(O?0.01摩尔/升)、低浓度FeNH4(SO4)2O).0125摩尔/升)制备了三价铁改性磷灰石。但是，关于使用高浓度铁盐离子交换法制备铁改性羟基磷灰石介孔材料的研究尚未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有制备铁改性磷灰石介孔材料的方法无法制备出高比表面积、孔径集中在4.2nm附近呈单峰分布的介孔材料的问题，提供。本专利技术的，按照以下步骤进行:一、将羟基磷灰石和浓度为0.01?0.05mol/L的铁盐水溶液按质量与体积比为8?IOg:1L的比例混合，然后将混合物于180?300r/min的转速下搅拌10?20min，得到铁改性羟基磷灰石，其中所述的铁盐水溶液温度为25°C?30°C ；二、将步骤一得到的铁改性羟基磷灰石用去离子水进行洗涤至pH值为5?7，将洗涤后的铁改性羟基磷灰石于105°C?110°C下烘干22?26h，即得到铁改性羟基磷灰石介孔材料。本专利技术采用的羟基磷灰石是以天然贝壳粉体直接中低温合成的(购自宁波经济技术开发区晶格新材料开发有限公司)，该羟基磷灰石的制备方法参见中国专利申请号为200410067736.7公开的内容。本专利技术包含以下有益效果:1、本专利技术是采用以天然贝壳粉体直接中低温合成制备的羟基磷灰石为原料，具有来源广泛、价格低廉、制备工艺简单、不涉及有机物原料和不污染环境的特点；2、利用本专利技术方法制得的介孔材料具有孔径集中分布的优良性质，本专利技术利用高浓度铁离子交换法制得的介孔材料具有高比表面积180?220m2/g、孔径集中在4.2nm附近、呈单峰分布、重现性好、分散性良好并且产量高；3、本专利技术适用于水中污染物处理
，并且整个制备方法工艺简单、原料经济成本低并且环境友好，便于进行规模化生产。【附图说明】图1为实施例一铁改性羟基磷灰石介孔材料制备前后的XRD图，其中a为羟基磷灰石原料粉末的XRD图，b为制备得到的铁改性羟基磷灰石介孔材料粉末的XRD图；图2为实施例一制备的铁改性羟基磷灰石介孔材料的N2吸附-脱附等温线；图3为实施例一制备的铁改性羟基磷灰石介孔材料的孔径分布曲线。【具体实施方式】本专利技术技术方案不局限于以下所列举【具体实施方式】，还包括各【具体实施方式】间的任意组合。【具体实施方式】一:本实施方式，按以下步骤进行:一、将羟基磷灰石和浓度为0.01?0.05mol/L的铁盐水溶液按质量与体积比为8?IOg:1L的比例混合，然后将混合物于180?300r/min的转速下搅拌10?20min，得到铁改性羟基磷灰石，其中所述的铁盐水溶液温度为25°C?30°C ；二、将步骤一得到的铁改性羟基磷灰石用去离子水进行洗涤至pH值为5?7，将洗涤后的铁改性羟基磷灰石于105°C?110°C下烘干22?26h，即得到铁改性羟基磷灰石介孔材料。本实施方式的有益效果:1、本实施方式是采用以天然贝壳粉体直接中低温合成制备的羟基磷灰石为原料，具有来源广泛、价格低廉、制备工艺简单、不涉及有机物原料和不污染环境的特点；2、利用本实施方式制得的介孔材料具有孔径集中分布的优良性质，本实施方式利用高浓度铁离子交换法制得的介孔材料具有高比表面积180?220m2/g、孔径集中在4.2nm附近、呈单峰分布、重现性好、分散性良好并且产量高；3、本实施方式适用于水中污染物处理
，并且整个制备方法工艺简单、原料经济成本低并且环境友好，便于进行规模化生产。【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:步骤一中所述的铁盐为硝酸铁、硫酸铁、FeNH4(SO4)2或三氯化铁。其它与【具体实施方式】一相同。【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二不同的是:步骤一中所述的将羟基磷灰石和浓度为0.035mol/L的铁盐水溶液按质量与体积比为8?IOg:1L的比例混合。其它与【具体实施方式】一或二相同。【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同的是:步骤一中所述的将羟基磷灰石和浓度为0.01?0.05mol/L的铁盐水溶液按质量与体积比为9g:1L的比例混合。其它与【具体实施方式】一至三之一相同。【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四之一不同的是:步骤一中所述的将混合物于200?250r/min的转速下搅拌12?18min。其它与【具体实施方式】一至四之一相同。【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一至五之一不同的是:步骤一中所述的将混合物于220r/min的转速下搅拌15min。其它与【具体实施方式】一至五之一相同。【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】一至六之一不同的是:步骤二中所述的将步骤一得到的铁改性羟基磷灰石用去离子水进行洗涤至PH值为7。其它与【具体实施方式】一至六之一相同。【具体实施方式】八:本实施方式与【具体实施方式】一至七之一不同的是:步骤二中所述的将洗涤后的铁改性羟基磷灰石于105°C下烘干24h。其它与【具体实施方式】一至七之一相同。实施例一:本实施例用羟基磷灰石制备介孔材料的方法，按照以下步骤进行:一、在温度为25°C、200mL的0.035mol/L硝酸铁水溶液中加入2g羟基磷灰石粉末，然后将混合物于220r/min的转速下搅拌15min,得到铁改性轻基磷灰石；二、将步骤一得到的铁改性羟基磷灰石用去离子水进行洗涤至pH值为7，将洗涤后的铁改性羟基磷灰石于105°C下烘干24h后得到黄色粉末，即得到铁改性羟基磷灰石介孔材料。本实施例铁改性羟基磷灰石介孔材料制备前后的XRD图如图1所示，其中a为羟基磷灰石原料粉末的XRD图，b为制备得到的铁改性羟基磷灰石介孔材料粉末的XRD图，本实施例制备的介孔材料(产品)的比表面积为204.0m2/g，孔容为0.41mL/g，孔径在介孔区呈单峰分布,介孔区的峰值为4.2nm。本实施例制备的铁改性羟基磷灰石介孔材料的N2吸附-脱附等温线如图2所示，由图2可知，所制备介孔材料具有明显介孔材料特征。本实施例制备的铁改性羟基磷灰石介孔材料的孔径分布曲线如图3所示，通过BJH算得孔径分布曲线，由图3可知，所制备的介孔材料孔径集中在4.2nm附近、呈单峰分布。实施例二:本实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用羟基磷灰石制备介孔材料的方法，其特征在于它包括以下步骤：一、将羟基磷灰石和浓度为0.01～0.05mol/L的铁盐水溶液按质量与体积比为8～10g：1L的比例混合，然后将混合物于180～300r/min的转速下搅拌10～20min，得到铁改性羟基磷灰石，其中所述的铁盐水溶液温度为25℃～30℃；二、将步骤一得到的铁改性羟基磷灰石用去离子水进行洗涤至pH值为5～7，将洗涤后的铁改性羟基磷灰石于105℃～110℃下烘干22～26h，即得到铁改性羟基磷灰石介孔材料。

【技术特征摘要】
1.一种用羟基磷灰石制备介孔材料的方法，其特征在于它包括以下步骤: 一、将羟基磷灰石和浓度为0.0l?0.05mol/L的铁盐水溶液按质量与体积比为8?IOg:1L的比例混合，然后将混合物于180?300r/min的转速下搅拌10?20min，得到铁改性羟基磷灰石，其中所述的铁盐水溶液温度为25°C?30°C ； 二、将步骤一得到的铁改性羟基磷灰石用去离子水进行洗涤至pH值为5?7，将洗涤后的铁改性羟基磷灰石于105°C?110°C下烘干22?26h，即得到铁改性羟基磷灰石介孔材料。2.根据权利要求1所述的一种用羟基磷灰石制备介孔材料的方法，其特征在于步骤一中所述的铁盐为硝酸铁、硫酸铁、FeNH4 (SO4) 2或三氯化铁。3.根据权利要求1所述的一种用羟基磷灰石制备介孔材料的方法，其特征在于步骤一中所述的将羟基磷灰石和浓度为0.035mol/L的铁盐水溶液按质量与...

【专利技术属性】
技术研发人员：马军，柳旭升，杨晶，刘增贺，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：