固相模板法合成磷酸锌及其表征

王金霞，高艳阳，张 月

(中北大学理学院化学系，山西太原 030051)

固相化学是研究固体物质的制备、组成、结构和性质的科学。它作为一门科学已为人类提供了大量推动信息、能源、航天和材料科学发展的材料。随着当今环境质量日益恶化，在工业生产中低污染、低能耗、高产率的化学过程受到人们越来越多的重视。固相化学反应不需要溶剂，而且还具有高度选择性、高产率、低能耗等优点，是化学家们面临的为数不多的清洁化学生产过程之一。

磷酸锌是一种白色粉末或晶体，具有广泛用途，它不但可以作为催化材料、气体分离与吸附剂、离子交换剂等用于石油与天然气加工、精细化工、环境与核废料处理等方面，而且在功能材料组装及药物嵌入等方面也表现出广阔的应用前景。到目前为止，人们已经用液相或液相模板剂法合成出了一系列的磷酸锌分子筛，但用固相模板剂法制备磷酸锌的文章还未见报道。

本文用固相合成方法，以对苯二胺作为模板剂，在80℃反应4 h合成了磷酸锌化合物，并对其进行了一定的表征。结果表明，加入模板剂，用固相合成方法可以在低温短时内合成磷酸锌化合物。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

实验用的对苯二胺、氯化锌、磷酸二氢钠等试剂均为分析纯。

FTIR-8400S型红外光谱分析仪，日本;VarioⅢ型元素分析仪，德国;WCT-2型热重分析仪，北京光学仪器厂;UV751-GD型分光光度仪，上海仪器有限公司。

1.2 磷酸锌的制备

分别将对苯二胺、NaH2PO4和ZnCl2按物质的量比1∶1∶1准确称量后置于研钵中，研磨40 min左右使之成均相，将此反应物转入烘箱中于80℃恒温反应4 h，将反应得到的白色粗产物冷却致室温并研碎，用蒸馏水洗涤三次，再用乙醇洗两次，过滤，置烘箱中于60℃干燥，得到白色粉末状产品。

2 结果与讨论

2.1 化合物的组成分析

表1 产物的组成分析数据 %

由表1中的分析数据可推出产物的化学式为C6N2H14·(ZnPO4)2·H2O。分子中解析得到的、C、N、H的物质的量比为1∶1∶3∶1∶8，与实验结果一致。

2.2 红外光谱

产物的红外吸收光谱图见下页图1。

图1 化合物的红外光谱

由图1可以看出，在1519.80、1577.66、1 618.17 cm-1的三个特征吸收可归属为苯环的骨架振动的吸收峰。754.12 cm-1处有一个特征吸收，说明苯环上是对位取代。2856.38、2621.08、2 136.98 cm-1处的特征吸收归属为N—H的伸缩振动吸收峰，由此可知，产物中存在对苯二胺。

1 215.07、991.34 cm-1处的强吸收为中P—O的非对称伸缩振动;825.48 cm-1为P—O的对称伸缩振动;649.9、555.46、507.24 cm-1处较弱的吸收为O—P—O的非对称变形振动，说明产物中含有磷酸根。

2.3 热重分析

产物的热重分析曲线见图2。

图2 化合物的热重曲线

由图2可知，159～388℃失重4.06%，这个温度归属为失去结晶水，391～901℃总的失重率为25.22%，此失重归属为产物中模板剂的脱除，它失重的多少与理论值(25.53%)一致。由热重曲线可知，模板剂的脱除是分步进行的，其中391～420℃之间有明显的失重，失重为4.2%，归属为6分子化合物脱除1分子模板剂，到901℃时模板剂全部从骨架结构中脱除，导致产物骨架结构塌陷，骨架塌陷以后的分子式为ZnHPO4。

综合以上各项表征结果分析，用对苯二胺、氯化锌与磷酸二氢钠反应可以合成出带模板剂的磷酸锌化合物，并且初步可以推出产物的化学式为C6N2H14·(ZnPO4)2·H2O。