有機模板固相合成磷酸鋅及其表征

王金霞，高艷陽，魏 寧

(中北大學理學院化學系，山西 太原 030051)

磷酸鋅分子篩是拓撲結(jié)構(gòu)最為豐富的非致密相磷酸鹽之一，具有奇妙的孔道結(jié)構(gòu)，不僅可以作為催化材料、氣體分離與吸附劑、離子交換劑等，而且在功能材料組裝及藥物嵌入等方面也表現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。自1992年Harrison等[1，2]報道了含有機模板劑的磷酸鋅的合成與結(jié)構(gòu)以來，多種磷酸鋅類微孔材料相繼被合成[3～10]，但均采用溶劑熱或水熱方法，即是在液相體系中制備，不僅反應(yīng)時間較長(10 d左右)，反應(yīng)溫度也較高(120～150 ℃)。固相合成法可以縮短反應(yīng)時間、降低反應(yīng)溫度，其反應(yīng)過程中不存在溶劑，且選擇性高、產(chǎn)率高、能耗低，是為數(shù)不多的清潔生產(chǎn)過程之一[11，12]，越來越受到人們的重視。

作者以1，6-己二胺作為模板劑，以ZnCl2、NaH2PO4為原料，采用固相合成法合成了非致密相磷酸鋅化合物，并對其進行了表征。

1 實驗

1.1 試劑與儀器

1，6-己二胺、氯化鋅、磷酸二氫鈉等均為分析純。

FTIR-8400S型紅外光譜分析儀，日本；Vario Ⅲ型元素分析儀，德國；WCT-2型熱重分析儀，北京光學儀器廠；UV751-GD型分光光度儀，上海儀器有限公司；Sorptomatic 1990型比表面測定儀，意大利。

1.2 磷酸鋅化合物的制備

將1，6-己二胺、NaH2PO4和ZnCl2按摩爾比1∶1∶1準確稱量后置于研缽中，研磨40 min左右使之成均相，轉(zhuǎn)入烘箱中于80 ℃恒溫反應(yīng)4 h，冷卻至室溫。將反應(yīng)得到的白色粗產(chǎn)物研碎，用蒸餾水洗滌3次，再用乙醇洗滌數(shù)次，過濾，置烘箱中60 ℃干燥，得到白色粉末產(chǎn)品。

1.3 分析與檢測

2 結(jié)果與討論

2.1 產(chǎn)物的組成分析(表1)

表1 產(chǎn)物組成分析數(shù)據(jù)/%

2.2 紅外光譜分析(圖1)

圖1 產(chǎn)物的紅外光譜

2.3 熱重分析(圖2)

圖2 產(chǎn)物的熱重曲線

由圖2可知，100 ℃附近有較小的失重，這屬于產(chǎn)物物理吸附的少量水分子的脫除；181 ℃附近失重5.68%，應(yīng)歸屬為失去結(jié)晶水；306～816 ℃的總失重為18.65%，應(yīng)歸屬為模板劑的脫除，失重率與理論值(18.85%)基本一致。熱重分析表明，模板劑的脫除是分步進行的，其中306～483 ℃之間有明顯的失重，失重為11.7%，這是一分子產(chǎn)物2/3的模板劑脫出的過程，到816 ℃模板劑全部從骨架結(jié)構(gòu)中脫除，導(dǎo)致產(chǎn)物的骨架塌陷，失重后的分子式為ZnHPO4。

2.4 比表面積測定

參考差熱-熱重分析結(jié)果，將產(chǎn)物于400 ℃焙燒2 h脫除模板劑，用BET容量法測得產(chǎn)物的比表面積為196.865 m2·g-1,表明產(chǎn)物具有一定的吸附能力，可作為一種良好的吸附劑材料。

3 結(jié)論

以1，6-己二胺作為模板劑，以ZnCl2、NaH2PO4為原料，采用固相合成法于80 ℃反應(yīng)4 h合成了含有模板劑的磷酸鋅化合物3C6N2H18·[Zn5H(PO4)4]2·6H2O，產(chǎn)物用化學分析、元素分析、紅外光譜及熱重分析等進行了表征。結(jié)果表明，用固相合成法能夠在低溫、短時間內(nèi)合成磷酸鋅化合物。

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