CN110284190B - 一种十二磷钼酸H3PMo12O40·21H2O晶体材料的制备方法 - Google Patents

一种十二磷钼酸H3PMo12O40·21H2O晶体材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种十二磷钼酸H3PMo12O40·21H2O晶体材料的制备方法，属于含钼杂多酸晶体材料制备技术领域。将2.0～3.5g的钼酸铵、1.0～1.8g的硝酸铝、0.08～0.1mL磷酸、15～18g的蒸馏水于室温下搅拌混合得到反应底物后，转入到水热反应釜中进行水热反应，然后缓慢冷却至室温，固液分离即可得产物十二磷钼酸H3PMo12O40·21H2O晶体材料。合成方法简单易操作，反应收率较高。水热合成的时间为10～15h，水热合成的温度为190～200℃，有利于获得更高产率十二磷钼酸H3PMo12O40·21H2O晶体材料，产物形态为外形生长良好的多面体单晶体。

Description

一种十二磷钼酸H3PMo12O40·21H2O晶体材料的制备方法
技术领域
本发明属于含钼杂多酸晶体材料制备技术领域，具体是涉及一种十二磷钼酸H3PMo12O40·21H2O晶体材料的制备方法。
背景技术
磷钼酸是一种含钼杂多酸，同时具有酸性和氧化性。其中十二磷钼酸最为常见，工业也应用最为广泛。十二磷钼酸外观为黄色晶态粉末，易溶于水、乙醇、乙醚中。在其结构中，十二磷钼酸常含多个结晶水，常见的有30、24、14、6个结晶水。由于十二磷钼酸具有特定的性能，在石油炼制、石油化工和高分子材料的合成工业中广泛用作催化剂。另外，十二磷钼酸还可以作为缓蚀剂、修饰电极等，用于固体燃料电池、颜料、涂料等方面。
目前生产十二磷钼酸材料的主要方法有酸化法、降解法、电渗析法和直接反应法等。其中酸化法产品纯度高，但热回流时间长，热能利用率低，生产成本高。降解法所得到的产品纯度不高，生产条件控制要求严格，难于应用工业生产。电渗析法中钼的转化率高，但工业应用还存在一定的难度。直接反应法以工业MoO3和H3PO4作为原料，通过直接加热溶解制取磷钼酸溶液，然后再蒸发结晶制得产品，该法工艺简单，产品纯度高，但钼的转化率低，反应时间长。
十二磷钼酸H3PMo12O40·21H2O最初报道于1994年(Solid State Ionics.1984,13,345-350)，为粉未样品(非单晶)，至今为止，其单晶材料的制备方法没有文献报道。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提出了一种十二磷钼酸H3PMo12O40·21H2O晶体材料的制备方法。
为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：一种十二磷钼酸H3PMo12O40·21H2O 晶体材料的制备方法，采用水热法合成，具体是将2.0～3.5g的钼酸铵、1.0～1.8g的硝酸铝、0.08～0.1mL磷酸、15～18g的蒸馏水于室温下搅拌混合得到反应底物后，转入到水热反应釜中进行水热反应，然后缓慢冷却至室温，固液分离即可得产物。
本发明相对于现有技术的有益效果是：
1)、十二磷钼酸H3PMo12O40·21H2O晶体材料的制备通过水热合成法实现，合成方法简单易操作，反应收率较高。水热合成的时间为10～15h，水热合成的温度为190～200℃，有利于获得更高产率的十二磷钼酸H3PMo12O40·21H2O晶体材料，产物形态为外形生长良好的多面体单晶体。
2)、在水热反应中加入硝酸铝矿化剂，以提高晶化反应速度和晶体生长的完整性。
3)、水热合成开始前将反应底物温度自室温升温至水热合成温度的速率为1～2℃/min，水热合成结束后自水热合成温度降温至室温的速率为0.2～0.3℃/min，有利于获得形态较好的十二磷钼酸晶体。水热合成开始前的升温、水热合成过程中的保温以及水热合成结束后的降温是通过烘箱进行调控，水热合成反应在高压釜中进行可使水处于亚临界和超临界状态下，此时反应处于分子水平，反应性提高，因此采用高压釜比采用其它设备可更好地制备出该类晶体材料。烘箱可以方便地调整水热反应的温度，也可以使得水热反应釜保持合适的升温、降温速度。
附图说明
以下结合实施例和附图对本发明作出进一步的详述。
图1是本发明制得产物的光学照片。
图2是本发明制得产物的XRD图。
图3是本发明制得产物的红外光谱图。
具体实施方式
实施例1
①、称量钼酸铵2.0g、硝酸铝1.2g于50mL烧瓶中，加入15mL蒸馏水，并滴加磷酸0.08mL，将烧瓶放置于磁力搅拌器上搅拌混合10分钟，得混合溶液。
②、将混合均匀的溶液转移至25mL高压釜中。
③、把高压釜放入烘箱中，从室温开始以1℃/min的速率加热至190℃，在此温度下保持12h，然后以0.2℃/min的速率降至室温，得到如图1照片、图2和3曲线所示的外形生长良好的多面体晶体材料，产率为73％。
通过图1可以看出：产物为外形规整、生长良好的多面体单晶体。
通过图2可以看出：产物的XRD衍射峰强，说明结晶度高；没有其他衍射峰，说明产物中没有杂质，这与标准谱图(PDF 38-179)一致，证明产物为十二磷钼酸 H3PMo12O40·21H2O。
通过图3可以看出：产物的化学组成与红外光谱中相应的吸收振动峰一致。
实施例2
①、称量钼酸铵2.0g、硝酸铝1.2g于50mL烧瓶中，加入15mL蒸馏水，并滴加磷酸0.08mL，将烧瓶放置于磁力搅拌器上搅拌混合10分钟，得混合溶液。
②、将混合均匀的溶液转移至25mL高压釜中。
③、把高压釜放入烘箱中，从室温开始以1℃/min的速率加热至190℃，在此温度下保持10h，然后以0.25℃/min的速率降至室温，得到如图1照片、图2和3曲线所示的外形生长良好的多面体晶体材料，产率为71％。
实施例3
①、称量钼酸铵2.0g、硝酸铝1.2g于50mL烧瓶中，加入15mL蒸馏水，并滴加磷酸0.08mL，将烧瓶放置于磁力搅拌器上搅拌混合10分钟，得混合溶液。
②、将混合均匀的溶液转移至25mL高压釜中。
③、把高压釜放入烘箱中，从室温开始以1℃/min的速率加热至190℃，在此温度下保持12h，然后以0.3℃/min的速率降至室温，得到如图1照片、图2和3曲线所示的外形生长良好的多面体晶体材料，产率为75％。
实施例4
①、称量钼酸铵3.0g、硝酸铝1.8g于50mL烧瓶中，加入18mL蒸馏水，并滴加磷酸0.09mL，将烧瓶放置于磁力搅拌器上搅拌混合10分钟，得混合溶液。
②、将混合均匀的溶液转移至25mL高压釜中。
③、把高压釜放入烘箱中，从室温开始以1℃/min的速率加热至190℃，在此温度下保持12h，然后以0.2℃/min的速率降至室温，得到如图1照片、图2和3曲线所示的外形生长良好的多面体晶体材料，产率为72％。
实施例5
①、称量钼酸铵3.0g、硝酸铝1.8g于50mL烧瓶中，加入18mL蒸馏水，并滴加磷酸0.1mL，将烧瓶放置于磁力搅拌器上搅拌混合10分钟，得混合溶液。
②、将混合均匀的溶液转移至25mL高压釜中。
③、把高压釜放入烘箱中，从室温开始以1℃/min的速率加热至190℃，在此温度下保持12h，然后以0.2℃/min的速率降至室温，得到如图1照片、图2和3曲线所示的外形生长良好的多面体晶体材料，产率为70％。
实施例6
①、称量钼酸铵3.5g、硝酸铝1.5g于50mL烧瓶中，加入16mL蒸馏水，并滴加磷酸0.08mL，将烧瓶放置于磁力搅拌器上搅拌混合10分钟，得混合溶液。
②、将混合均匀的溶液转移至25mL高压釜中。
③、把高压釜放入烘箱中，从室温开始以1℃/min的速率加热至200℃，在此温度下保持12h，然后以0.2℃/min的速率降至室温，得到如图1照片、图2和3曲线所示的外形生长良好的多面体晶体材料，产率为76％。
实施例7
①、称量钼酸铵3.0g、硝酸铝1.8g于50mL烧瓶中，加入18mL蒸馏水，并滴加磷酸0.1mL，将烧瓶放置于磁力搅拌器上搅拌混合10分钟，得混合溶液。
②、将混合均匀的溶液转移至25mL高压釜中。
③、把高压釜放入烘箱中，从室温开始以1℃/min的速率加热至200℃，在此温度下保持15h，然后以0.2℃/min的速率降至室温，得到如图1照片、图2和3曲线所示的外形生长良好的多面体晶体材料，产率为77％。
实施例8
①、称量钼酸铵3.0g、硝酸铝1.8g于50mL烧瓶中，加入18mL蒸馏水，并滴加磷酸0.1mL，将烧瓶放置于磁力搅拌器上搅拌混合10分钟，得混合溶液。
②、将混合均匀的溶液转移至25mL高压釜中。
③、把高压釜放入烘箱中，从室温开始以1℃/min的速率加热至200℃，在此温度下保持15h，然后以0.3℃/min的速率降至室温，得到如图1照片、图2和3曲线所示的外形生长良好的多面体晶体材料，产率为79％。
实施例9
①、称量钼酸铵3.0g、硝酸铝1.8g于50mL烧瓶中，加入18mL蒸馏水，并滴加磷酸0.1mL，将烧瓶放置于磁力搅拌器上搅拌混合10分钟，得混合溶液。
②、将混合均匀的溶液转移至25mL高压釜中。
③、把高压釜放入烘箱中，从室温开始以2℃/min的速率加热至200℃，在此温度下保持15h，然后以0.3℃/min的速率降至室温，得到如图1照片、图2和3曲线所示的外形生长良好的多面体晶体材料，产率为78％。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种十二磷钼酸H3PMo12O40·21H2O晶体材料的制备方法，采用水热法合成，其特征在于：将2.0～3.5 g的钼酸铵、1.0～1.8 g的硝酸铝、0.08～0.1mL磷酸、15～18 g的蒸馏水于室温下搅拌混合得到反应底物后，转入到水热反应釜中进行水热反应，水热合成的时间为10～15 h，水热合成的温度为190～200 ℃，水热合成结束后以0.2～0.3 ℃/min的速率自水热合成温度降温至室温，固液分离即可得产物。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：水热合成开始前将反应底物温度自室温升温至水热合成温度的速率为1～2 ℃/min。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：水热合成开始前的升温、水热合成过程中的保温以及水热合成结束后的降温是通过烘箱进行调控。
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