专利名称：一种高纯三维多孔疏松结构Fe(PO<sub>3</sub>)<sub>3</sub>的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种偏磷酸铁的制备方法，具体涉及一种高纯三维多孔疏松结构 Fe(PO3)3的制备方法，属于无机材料技术领域。
背景技术：
三价氧化态的过渡金属多磷酸盐是一类性质突出的化合物，代表的有 ^(Ρ03)3、 Cr (PO3) 3、Ti (PO3) 3等。此类多磷酸盐化合物是由无限多个一维PO3单链和孤立的八面体MO6 构成。每个MO6基团和相邻的六个MO6基团之间通过磷酸基团相连接，MO6八面体和周围的六个PO4四面体通过共享0构成三维的网络结构。结构的特殊性赋予此类化合物诸多特有的性质，如磁性、多相催化、离子交换和光学特性等。偏磷酸盐同时也是一种工业试剂，存在多种聚集状态如六偏磷酸盐等。对于!^e(PO3)3，当温度低至Tn=IOK以下时，Fe (PO3) 3具有反磁性。目前，Fe(PO3)3的制备方法主要为高温固相法，即以五氧化二磷、磷酸、磷酸盐、磷酸氢盐等为磷源，铁盐或氧化铁为铁源，经过充分研磨后在高温炉中焙烧制得R(PO3) 3。此外，还有微波烧结法等。但这些方法也都是采用无机含磷化合物做为磷源。该类方法在制备过程不易控制，制的得R(PO3)3的纯度不高，粒子的粒径较大。因此，如何以低廉的成本制得较纯的Fe(PO3)3，以扩大其在工业方面的应用是一个值得深入关注的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种高纯三维多孔疏松结构狗(PO3) 3的制备方法。完成上述发明任务的技术方案是
一种高纯三维多孔疏松结构I^e(PO3)3的制备方法，其特征在于配制有机膦酸和水溶性铁盐的混合溶液，调节其PH=广6，在搅拌条件下将混合液加热反应，过滤，洗涤，烘干得到前驱体；将所得到的前驱体焙烧后即得到所述的!^(PO丄。更具体和优化的，所述的!^e (PO3) 3的制备方法包括以下步骤
1)配制有机膦酸和水溶性铁盐溶液，混合后搅拌广2小时，HCl溶液调节pH=广6；
2)步骤1)所得产物在搅拌下7(T90°C加热反应0.5 5小时，生成铁配位化合物，过滤，洗涤，烘干得到前驱体；
3)将步骤2)所得络合物前驱体在50(T800°C下空气气氛中焙烧3、小时制得所述的 Fe (PO3) 3。发明方法以有机膦酸为磷源，通过热分解制备高纯三维多孔疏松结构的偏磷酸铁 (Fe (PO3)3)ο通过调节适当的pH，使反应充分进行，制备纯的配位化合物前驱体，煅烧后可得到三维多孔疏松结构的高纯狗(PO3) 3。所述有机磷源为甲叉膦酸型化合物或是它们的水溶性盐，包括但不限于二乙烯三胺五甲叉膦酸、乙二胺四甲叉膦酸、氨基三甲叉膦酸、己二胺四甲叉膦酸或双1，6_亚己基三胺五亚甲基膦酸，以及它们的盐，如二乙烯三胺五甲叉膦酸钠、二乙烯三胺五甲叉膦酸五钠，乙二胺四甲叉膦酸钠、乙二胺四甲叉膦酸五钠，氨基三甲叉膦酸钾、氨基三甲叉膦酸五钠，己二胺四甲叉膦酸五钠、己二胺四甲叉膦酸钾盐或双1，6_亚己基三胺五亚甲基膦酸钠。所述的有机磷酸具有高效分散性能，能与金属离子形成稳定的配合物，以乙二胺四甲叉膦酸(EDTMPA)为例，其结构式如下式所示
是一种配位能力极强的络合剂，电喷雾质谱研究表明，与三价铁离子制得的前躯体为配位方式为1 :1的!^e-EDTMP络合物。所述水溶性铁盐优选为!^e (NO3) 3或狗(13。所述有机膦酸和水溶性铁盐的摩尔比优选为1: 1。所述有机膦酸和水溶性铁盐的浓度优选为0. 0Γ1. O mol/L。本发明所采用的磷源为有机膦酸或其水溶性盐，它可以与三价铁离子发生配位生成相应的三价铁金属络合物。通过铁配位化合物为前驱体，煅烧后可得到三维多孔疏松结构的高纯!^(PO3) 3。该方法有助于推动三价氧化态的过渡金属多磷酸盐的研究，及其磁性、 多相催化、离子交换和光学特性等在工业领域中的应用。本发明的有益效果
1、通过对溶液PH的调节，制得纯Fe-有机膦酸前驱体，狗原子和P原子在在分子层面接触，在后续煅烧的过程中不会发生局部烧结，所制得的R(PO3)3纯度较高。2、由于前驱体材料的特殊性，生成的Fe(PO3)3具有海绵状形貌，为特殊的三维多孔疏松结构，因此具有较大的比表面积，增大光催化活性。3、本发明的制备方法具有一定的可复制性，可以用于一系列的其它高纯金属有机膦酸络合物、偏磷酸盐的制备和研究。4、合成方法简单，合成条件易控制。5、可以一次性地制备大量的!^e(PO3)3材料，制备方法简单、高效、易控制，适合规模化工业生产。
权利要求
1.一种高纯三维多孔疏松结构I^e(PO3)3的制备方法，其特征在于配制有机膦酸和水溶性铁盐的混合溶液，调节其PH=广6，在搅拌条件下将混合液加热反应，过滤，洗涤，烘干得到前驱体；将所得到的前驱体焙烧后即得到所述的1 (PO3)3。
2.根据权利要求1所述的!^e(PO3)3的制备方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤1)配制有机膦酸和水溶性铁盐溶液，混合后搅拌广2小时，HCl溶液调节pH=广6；2)步骤1)所得产物在搅拌下7(T90°C加热反应0.5 5小时，生成铁配位化合物，过滤，洗涤，烘干得到前驱体；3)将步骤2)所得络合物前驱体在50(T800°C下空气气氛中焙烧3、小时制得所述的 Fe (PO3) 3。
3.根据权利要求1或2所述的!^e(PO3)3的制备方法，其特征在于，所述的有机膦酸为甲叉膦酸型化合物或是它们的水溶性盐。
4.根据权利要求3所述的!^e(PO3) 3的制备方法，其特征在于，所述的有机膦酸为二乙烯三胺五甲叉膦酸、乙二胺四甲叉膦酸、氨基三甲叉膦酸、己二胺四甲叉膦酸或双1，6_亚己基三胺五亚甲基膦酸，或它们的水溶性盐。
5.根据权利要求1或2所述的狗(PO3)3的制备方法，其特征在于，所述铁盐为狗(NO3) 3 或 FeCl3。
6.根据权利要求1或2所述的!^e(PO3)3的制备方法，其特征在于，所述有机膦酸和水溶性铁盐的摩尔比为1: 1。
7.根据权利要求1或2所述的!^e(PO3)3的制备方法，其特征在于所述有机膦酸和铁盐的浓度为0. ΟΓ . O mol/L。
全文摘要
本发明提供了一种高纯三维多孔疏松结构的偏磷酸铁的制备方法，配制有机膦酸和水溶性铁盐的混合溶液，调节其pH=1~6，在搅拌条件下将混合液70~90℃加热反应，过滤，洗涤，烘干得到前驱体；将所得到的前驱体焙烧后即得到所述的Fe(PO3)3。本发明所采用的磷源有机膦酸与三价铁生成铁配位化合物，铁配位化合物前驱体煅烧后可得到高纯Fe(PO3)3。研究表明获得的产物Fe(PO3)3为纯相，不含有杂质，具有三维多孔疏松结构。所制备的偏磷酸铁具有特殊的海绵状形貌，比表面积较大，在光学、电磁学领域有广泛应用。此外，该制备方法简单、高效、易控制，适合工业化大规模生产。
文档编号C01B25/44GK102336401SQ201110278039
公开日2012年2月1日 申请日期2011年9月19日 优先权日2011年9月19日
发明者周益明, 唐亚文, 陆天虹, 陈炼, 陈煜 申请人:南京师范大学