磷酸氢锆(IV)

【背景及概述】^[1][2][3]

磷酸氢锆(IV)（Zr(HPO4)2）在工业生产中的应用非常广泛，具有较强的耐酸和一定的耐碱性能，具有较大的比表面积和表面电荷，具备良好的离子交换特性。与颗粒（粉末）状的磷酸氢锆相比，针状磷酸氢锆具有更大的比表面积，更优良的离子交换和质子交换能力，能大幅度提高其本身的催化效率或其所载附催化剂的效率，且能有效去除放射性核废料和污水处理中的有害物质。磷酸氢锆分子量283.18300，CAS 13772-29-7，沸点158ºC at 760mmHg。如果吸入，请将患者移到新鲜空气处；如果皮肤接触，应脱去污染的衣着，用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤，如有不适感，就医；如果眼晴接触，应分开眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗，并立即就医；如果食入，立即漱口，禁止催吐，应立即就医。对保护施救者的忠告如下：将患者转移到安全的场所，咨询医生，如果条件允许请出示此化学品安全技术说明书给到现场的医生看。若泄露，小量泄漏尽可能将泄漏液体收集在可密闭的容器中，用沙土、活性炭或其它惰性材料吸收，并转移至安全场所，禁止冲入下水道；若大量泄漏，构筑围堤或挖坑收容，封闭排水管道，用泡沫覆盖，抑制蒸发，用防爆泵转移至槽车或专用收集器内，回收或运至废物处理场所处置。

【制备】^[1]

一种高效制备针状磷酸氢锆（Zr(HPO₄)₂）的简单方法，采用以下步骤：

1）把浓度为80 wt%的磷酸溶液、浓度为30 wt%的氨水和蒸馏水按体积比为4: 3 : 5的比例配制成溶液；然后把氯氧化锆、尿素加入到溶液中，其中氯氧化锆、磷酸和尿素的摩尔比是：1：2：6~8；

2）在溶液中加入线性辛基酚聚乙烯硝酸铵、聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基乙基吗啉乙基硫酸铵，并控制线性辛基酚聚乙烯硝酸铵、聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基乙基吗啉乙基硫酸铵的加入量分别是溶液质量的0.1 %、0.05%、0.1%；

3）把溶液加热到98 ℃，并用搅拌器连续搅拌3~6小时；搅拌结束后，把溶液自然冷却到室温，然后静止、陈化5小时，再进行过滤、分离，并用蒸馏水洗涤产物3次，然后在110 ℃下干燥3小时，即制备出结晶完整的针状磷酸氢锆。

【应用】^[2][3]

磷酸氢锆(IV)可用作分析试剂、凝结剂以及放射性磷的载体。应用举例如下：

1. 用于制备一种石墨烯/磷酸氢锆复合材料，该复合材料作为锂电池的负极材料，能够克服电池导电性 差、体积膨胀效应严重的问题，具有循环稳定性强、导电性强的特点。由于石墨烯具有高的 导电率和大的比表面积，能够有效提高电池复合材料导电性，同时石墨烯的包覆能够有效 改善电池复合材料体积膨胀效应，提高电池复合材料的电化学性能，本方法具有操作简单、 可重复性高、成本低廉的特点。其制备方法，具体包括以下步骤：

1）取0.0080-0.0800g 的氧化石墨烯加入到80ml溶剂中，将混合物放入超声频率为 40kHz的超声波清洗仪中进行超声处理0.5-3h，获得氧化石墨烯分散液；

2）取0.0020-0.3000g 的磷酸氢锆加入到步骤1）制得的氧化石墨烯分散液中，搅拌均匀；

3）将步骤2）所得混合溶液转移到100ml水热反应釜中，在温度为80-180℃的条件下 反应2-10h，反应结束待自然降至室温，然后进行真空干燥处理；

4）将步骤3）所得复合材料在惰性气氛下进行煅烧处理，煅烧结束后冷却至室温，即制得所述石墨烯/磷酸氢锆复合材料。

2. 制备一种硅锆复合超亲水耐磨涂料，该硅锆复合超亲水耐磨涂料，层状磷酸氢锆表面的-OH具有酸性，可以与含有机胺分子中的胺基发生中和反应，通过此反应层状的磷酸氢锆可以被剥离成单层的片状纳米颗粒，将片状的磷酸氢锆与含有磺酸基团的硅溶胶复合，再加入硅烷偶联剂进行共水解，制备出硅锆复合超亲水耐磨涂料，经试验，这种超亲水防雾涂料防雾性能好，耐水性能以及耐候性能好，且该涂料制备的涂层硬度高、耐磨性、耐刮擦性、防指纹印、耐污性能均较高，在汽车倒车镜、挡风玻璃、浴镜、游泳镜、光学防护球罩等方面具有很好的应用前景。具体如下，一种硅锆复合超亲水耐磨涂料，其包括如下重量份的组分：单层的磷酸氢锆5-30份、含磺酸基团的硅溶胶10-50份、硅烷偶联剂20-30份、醇类溶剂30-60份。在其中一些实施例中，所述的硅锆复合超亲水耐磨涂料包括如下重量份的组分：单层的磷酸氢锆10份、含磺酸基团的硅溶胶30份、硅烷偶联剂30份、醇类溶剂50份。

【主要参考资料】

[1] 白佳海;高杰;盖超群;李晓月;刘洋.一种制备针状磷酸氢锆的简单方法. CN201610215166.4，申请日2016-04-08 

[2] 刘乐光.一种石墨烯/磷酸氢锆复合材料的制备方法及其应用. CN201710701421.0，申请日2017-08-16

[3] 丁富传;林文炳;孔令涛;龚泽胜;林文彬.硅锆复合超亲水耐磨涂料. CN201610867633.1，申请日2016-09-29