Synthesis of mesoporous phosphosilicate including dissimilar elements and ion-exchange property for minor metal

异种元素介孔磷硅酸盐的合成及稀有金属离子交换性能

基本信息

批准号：
21K04639
负责人：
武井貴弘
金额：
$ 2.66万
依托单位：
University of Yamanashi
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

リンケイ酸ネットワークを有するメソポーラス多孔体の合成について引き続き検討した。今年度は、リンケイ酸ネットワークの形成方法として、シリカ源にはテトラエトキシシランを、リン酸源にはオルトリン酸とピロリン酸の二種類を検討した。合成の際のエチルアミン量を変化させたところ、オルトリン酸を用いた場合では最大で12mol%程度、ピロリン酸を用いた場合では最大でおよそ3.6mol%程度のリン酸含有量となり、特にオルトリン酸を用いた場合でリン酸を豊富に含む多孔体の合成に成功した。しかしながら一方で、リン酸含有量が大きくなるほど多孔体構造は崩壊していった。またその際のシリカのネットワーク構造をXPSにより調査したところ、Siの配位環境では、リン酸が多くなるほどQ2やQ3構造が増加しQ4は減少した。このことからも、リンケイ酸ネットワークを有するメソポーラスシリカの合成が確認された。なお、ピロリン酸でリン酸含有量が増加しなかった理由は不明であるが、プロトンの解離度が関係していることが考えられる。またこれらの試料について、希土類金属の吸着量について検討したところ、特にランタノイドの軽希土類において吸着特性で優位性を示すことが分かった。また、上に凸のテトラド効果が確認された。上に凸であることは、イオン交換により希土類金属イオンが吸着していることを暗に示している。このことから、吸着量を増加させるためには、リン酸に起因するプロトンを増加させる方法が現実的であることが考えられた。

我们继续研究具有磷硅酸盐网络的介孔材料的合成。今年，我们研究了两种形成磷硅酸盐网络的方法：四乙氧基硅烷作为二氧化硅源以及正磷酸和焦磷酸作为磷酸源。当改变合成过程中乙胺的量时，使用正磷酸时最大磷酸含量约为12mol%，使用焦磷酸时约为3.6mol%。利用该方法，我们成功合成了富含磷酸的多孔材料。磷酸。然而，另一方面，随着磷酸含量的增加，多孔结构崩溃。另外，用XPS研究二氧化硅的网络结构时发现，在Si的配位环境中，随着磷酸用量的增加，Q2和Q3结构增加，Q4减少。这也证实了具有磷硅酸盐网络的介孔二氧化硅的合成。磷酸含量没有随焦磷酸增加的原因尚不清楚，但认为与质子解离程度有关。此外，当我们检查这些样品上吸附的稀土金属的量时，我们发现轻稀土金属，特别是镧系元素，在吸附性能方面表现出优越性。此外，还证实了向上凸的四分体效应。向上的凸度意味着稀土金属离子通过离子交换被吸附。由此认为，为了增加吸附量，增加由磷酸产生的质子的方法是现实的方法。