杂原子磷酸锌微孔晶体材料的合成与稳定性探究

摘要

磷酸锌微孔晶体材料以其丰富而多样的结构、温和的合成条件以及广泛的合成温度，在微孔晶体材料家族中具有广阔的合成前景。磷酸锌微孔晶体材料孔道结构的多样性，在吸附性能和离子交换方面也具有潜在的工业应用价值。但是，磷酸锌微孔晶体材料有一个致命的缺点——热稳定性不高，这使得磷酸锌微孔晶体材料在去除模板剂的时候，结构容易坍塌，无法大规模的进行工业应用。因此，本论文的主要研究方向有三个：
　　 1．本论文选取了三种不同结构的磷酸锌微孔晶体材料(ZnPO-Ⅰ、ZnPO-Ⅱ、ZnPO-Ⅲ)做为稳定性实验探究的结构，一方面用可变价的二价钴离子对骨架中的锌离子进行同晶取代，将取代后的磷酸锌钴晶体材料通过焙烧氧化、固体氧化剂高温氧化等方法，将磷酸锌钴微孔晶体材料骨架中的二价钴离子转变为三价钴离子，另一方面直接引入高价金属离子进入磷酸锌骨架，从而降低磷酸锌微孔化合物的骨架电荷密度，使磷酸锌微孔化合物的骨架对客体模板剂的依赖性降低，达到提高其热稳定性目的的探究实验。
　　 2．本论文选取了八种不同结构的磷酸锌微孔晶体材料(ZnPO-Ⅰ、ZnPO-Ⅱ、ZnPO-Ⅲ、ZnPO-Ⅳ、ZnPO-Ⅴ、ZnPO-Ⅵ、ZnPO-Ⅶ、ZnPO-Ⅷ)，对骨架中的锌离子进行钴离子同晶取代实验，发现钴离子取代的难易程度与孔道结构以及骨架离子之间的连接方式以及孔道结构有关。本论文考察了钴离子进入磷酸锌骨架时，那些结构钴离子容易骨架，哪些结构钴离子不容易进入骨架，并给出了初步的解释。并对其中几种结构进行铝、铁离子掺杂实验，对实验结果进行了总结和初步解释。
　　 3．本论文在合成磷酸锌钴微孔晶体材料时结合本实验室在这方面前期的工作发现，同一种结构的磷酸锌钴微孔晶体材料在不同的环境中，比如，不同的晶化温度、晶化时间、不同的pH值，会生成不同结构的磷酸锌钴晶体，并对该结果进行了初步分析。