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磷酸(氢)锆在材料应用中的改性方法

点击次数:1   更新时间:2022-08-16 08:54:36     来源:欧宝官方登录   作者:欧宝官方链接

  磷酸锆作为一种无机层状结构材料,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高。虽然磷酸鋯作为多功能材料在化学、光学、电子学、材料学、环境学等诸多领域具有巨大的潜在应用前景,但是根据耀隆客户反馈,很多时候他们需要的生产条件是磷酸氢锆必须要溶于水或者均匀分散在基体中。所以这里小编整合各类文献资料,给大家捞一些干货。

  关于如何对磷酸锆进行改性,从而发挥出其潜在应用价值,你不可错过的干货集锦。

  将磷酸锆均匀分散在水中,然后加入适量的正丁胺,充分搅拌,使其形成胶装,从而将磷酸锆的层间距撑的更大,再加入四乙烯五胺或者二乙烯三胺进行插层处理,将其部分置换为脂肪多元胺,保留部分未置换活性组分作为氨、甲醛的吸收活性点,得到磷酸锆插层组装功能材料,其分子式为Zr[(C2H5)4(NH2)5PO4]4·nH2O,可用于建筑材料、人造板、纸张、涂料等环保型功能材料中吸收甲醛和氨。

  ①先将α-磷酸锆(A)分散在蒸馏水中,加入10%四丁基氢氧化铵溶液(B),使n(B)∶n(A)为0.3∶1,电磁搅拌30~60min,将产物离心式分离、洗涤,在60℃下烘干至恒重,即得前躯体B-ZrP。

  ②采用相同步骤得到四丁基氢氧化铵插层α-磷酸锆溶液,再将三辛胺(TOA)滴加入该溶液中,使n(TOA)∶n(α-ZrP)为1∶1,搅拌24h后,离心式分离、洗涤数次,最后在60℃烘干至恒重,即得产品TOA-ZrP。

  六氢吡啶(HHP)是含氮非芳香杂环化合物,通过α-磷酸锆的酸碱质子化作用,可以将HHP插入α-磷酸锆中,复合物对2,4-二氯苯酚吸附量达0.5232mmol/g,具有较好吸附酚类物质性质,可用于含酚废水处理

  采用十二烷基二甲基苄基氯化铵作为客体分子插入α-磷酸锆,显示出长效抗菌性能,可用于制备抗菌性能优良、热稳定性好的新型抗菌材料。其对大肠杆菌、金色葡萄球菌的最低抑菌浓度和最低杀菌浓度分别为800、100mg/L和1000、150mg/L,显示良好抗菌活性。其有机物起始热分解温度均大于345℃,显示出良好的热稳定性。预示在工程塑料领域将有广阔的应用前景。

  以α-磷酸锆为基材,先用甲胺降低层板间作用力,进而将表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)插层,制备出CTAB插层改性磷酸锆材料,该材料具有高容量吸附酚类化合物和其他有机化合物的能力。目前成熟的工业化树脂吸附2,4-二氯苯酚量仅为9.7mg/g,而CTAB插层改性磷酸锆材料吸附2,4-二氯苯酚量高达210mg/g,可用于高浓度酚类废水处理。

  先利用甲胺将磷酸锆层间距撑开,制得甲胺-磷酸锆前躯体,然后将季鏻盐加入,制得插层材料。该材料具有抗菌和阻燃效果,性能稳定、长效,可用于塑料、橡胶、纤维、涂料、纸张中起抗菌和阻燃作用,也可以直接用于河道和饮用水中除去有害藻类。

  在中性条件下将葡萄糖氧化酶插入到α-磷酸锆层状材料,再通过壳聚糖固定到电极表面,制得电化学葡萄糖传感器。其优点是使葡萄糖氧化酶与底物充分接触,提高了酶催化反应的效率,实现了对葡萄糖的快速、灵敏、定量检测,并具有较宽的线性范围。对葡萄糖检测线)肌红蛋白或血红蛋白插层技术及其在生物传感器中的应用

  生物活性物质肌红蛋白或血红蛋白生物传感器敏感膜由上述生物活性物质、磷酸锆纳米片及高分子物质聚乙烯醇缩丁醛(PVB)或全氟磺酸聚合物(Nifion)中的一种组成,新型传感器敏感膜制备的电极显示出良好的线性范围、检测限和响应时间。这是由于磷酸锆纳米片热稳定性和化学稳定性较高,具有较大比表面积,可以与带相反电荷的生物活性物质间形成较强的静电作用,有利于生物活性物质的固定,而且其表面富含羟基具有良好的生物相容性。

  以α-磷酸锆为骨架基元,采用有机胺为预撑剂,通过插层和离子交换方式可以将含水溶性AIE分子的阳离子基团插入到α-磷酸锆中。方法是:①先将α-磷酸锆均匀分散在去离子水中,加入甲胺、丙胺、丁胺等有机胺任一种,继续超声波处理,离心分离,干燥得到白色前躯体。②将上述前躯体超声波分散到去离子水中,制得前躯体悬浊液。另取去离子水,加入水溶性AIE分子,使其完全溶解,然后将其加入到前躯体悬浊液中,在10~50℃温度下充分混合。③将步骤②得到的悬浊液离心分离,洗涤干燥后即得AIE基团功能化的层状磷酸锆材料。该材料可应用在药物传输、生物成像、爆炸物检测方面。

  将高密度生色团的卟啉分子插入有机修饰磷酸锆层状框架作为光子天线,即太阳能利用中光合作用作捕光复合物。

  制备方法是:先用双十二烷基二甲基溴化铵(DDAB)合成具有较大层距的有机修饰磷酸锆(DAZrP),再采用自组装方式将高密度生色团的卟啉分子插入DAZrP层间。DAZrP可以作为光子天线框架,使卟啉生色团的荧光显著增强,这是由于生色团在层状框架中,处于更有序的微环境,大大减少了其他非辐射去活化过程和淬灭过程的速率,使生色团的荧光强度明显提高。这在节能光学领域有良好的应用前景。

  (2)发光金属配合物Ru(bpy)32+插层组装技术及其在太阳能利用方面的应用

  由于三(2,2-联吡啶)钌(Ⅱ)生色团具有独特的化学稳定性、激发态活性和激发态寿命,并且α-磷酸锆为其插层组装提供了独特的环境,可将其组装到α-磷酸锆层状结构中。方法是:先将丁胺(BA)插入层间,以增大层间距,然后将发光配合物Ru(bpy)32+插入复合物BAZrP中,取代层间的水分子组装到层间。由于其结构非常稳定,减少了碰撞引起的能量损失,使荧光强度提高,激发态寿命也从415ns延长到787ns。该材料在太阳能吸收、转换和存储方面将有良好应用前景。同时,由于磷酸锆具有良好的化学反应活性,该技术还可应用在分子电子设备、非线性光学材料和人工光合作用等器件的研制方面。

  质子交换膜燃料电池是新一代环保型能源动力系统,质子交换膜是该燃料电池核心,采用溶胶—凝胶法将磺化聚苯醚(SPPO)与α-磷酸锆有机—无机复合,使SPPO结构发生变化,制备的新型交换膜质子传导能力增强,含水率和溶胀率降低,且环境友好,成本低廉,有望取代全氟磺酸型交换膜。

  磷酸锆基体掺稀土元素Y、La、Ga、Lu中一种或几种制备的发光材料用作VUV荧光材料或闪烁体材料以用于X射线医学成像、高能射线安全探测、荧光灯等,产品具有绿色环保、低能耗的优点。其制备方法如下:①按通式(Ln1-YTbY)0.33Zr2(PO4)3,式中(Ln为稀土元素Y、La、Ga、Lu中一种或几种)对应元素的化学计量比称取稀土氧化物溶于稀硝酸中,得到透明溶液。然后加入一定化学计量比络合剂(柠檬酸或乙二胺四乙酸)使pH值为7~8。其锆离子与络合剂摩尔比为1∶2,稀土离子与络合剂摩尔比为1∶1。②加入化学计量比磷酸氢二铵搅拌成透明溶液。③将上述溶液80~100℃烘干使成凝胶。再加热至180~300℃形成气凝胶。④研磨得到前躯体粉末。⑤将前躯体粉入坩埚合成,先升温至400~700℃,保温2h以上,再升温至750~1000℃,保温4h以上即可。

  10、ZrP用于聚合物材料中的阻燃改性方法(适用于PP,PE,PS等等)

  将2.91gα-ZrP分散在适量的90ml无水乙醇中,加入10ml乙醇溶解的5.94gDMA,回流搅拌10h,冷却以后抽滤,用无水乙醇充分洗涤滤饼,70℃干燥24h,得到有机改性的Oα-ZrP。

  方法A:称取一定量的ZrP样品于水溶液中,比例为100ml/g,控制乙胺与ZrP的摩尔比为n(乙胺):n(ZrP)=1:2.5,在室温下将0.2M的乙胺水溶液滴加到已分散的ZrP悬浮水溶液中,搅拌形成均匀透明的胶体溶液,获得乙胺预撑的ZrP。再将一定量的C16溶液滴加到上述ZrP的乙胺溶液中,通过搅拌使C16分子嵌入ZrP层间,最后用热水充分洗涤除去残余的表面活性剂,离心分离,直到离心液中没有溴离子检出(用0.1M的AgNO3检验),于60℃下干燥,即得C16/α-ZrP插层化合物(记为OZrP)。

  方法B:取一定量的ZrP均匀分散于蒸馏水中,缓慢滴加0.2mol/L甲胺水溶液搅拌半小时到一小时,使其形成均匀透明的胶体溶液。液固比=100ml/g,摩尔比为n(胺):n(ZrP)=2.5:1,加入,得到甲胺预撑的ZrP,再滴加0.2M的C16水溶液,搅拌一小时,使C16分子嵌入ZrP层间,最后用热水充分洗涤除去残余的表面活性剂,离心分离,直到离心液中没有溴离子检出(用0.1M的AgNO3检验),于60℃下干燥,即得C16/α-ZrP插层化合物(记为OZrP)。