[发明专利]一种P-6型碱式碳酸钇/碳复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种P‑6型碱式碳酸钇/碳复合材料及其制备方法和应用，该复合材料的化学通式为Y(OH)CO₃/C，属于六方晶系，为P‑6空间群，晶胞参数为：所述的复合材料为300～500nm的纳米球，碳占材料总质量的35％～45％。所述的制备方法重复性好，制备条件较低，可批量生产P‑6型碱式碳酸钇/碳复合材料。该复合材料可以应用于水质监测和水质净化领域。

技术领域

本发明涉及稀土化合物制备技术领域，具体涉及P-6型碱式碳酸钇/碳复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

稀土元素已经进入现代生活的许多方面。从汽油、手机、扬声器，到能源生产，稀土元素是当前生活水平和技术不可缺少的。其应用的性质很大程度上是由于具有高度局域电子态的独特的4f电子和非常可预测的电子跃迁，这些电子跃迁受到配位环境或晶体场的弱影响。一般来说，这意味着稀土离子的独特物理性质在很大程度上不受其周围环境的影响。然而，值得注意的是，稀土离子与周围环境的细微变化和细微的相互作用是很有研究兴趣的。在各种稀土材料的研究中，稀土材料的制备和应用一直在被人们研究，因为他们在光学、催化、磁学、吸附等方面的广泛应用得到了研究者普遍的关注。其中，稀土碱式碳酸盐主要有两种晶体结构，六方结构和正交结构。其中仅有十种稀土碱式碳酸盐可以合成出六方相P-6结构，它们分别为镧、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬和铒。同时P-6结构的稀土碱式碳酸盐在荧光、磁性和吸附等领域具有重要的应用。例如，碱式碳酸镝在磁制冷方面有重要的应用价值；碱式碳酸铕具有光致发光性能；碱式碳酸镧可以用来制备治疗高磷血症的药物；碱式碳酸钆是一种具有成像、靶向、传递和治疗功能的新型复合材料和多功能生物材料。因此研究开发其他稀土元素六方相P-6结构的碱式碳酸盐具有重要意义。

现在已知的可以制备的碱式碳酸钇只有P-2₁2₁2₁结构，它主要被应用于砷、磷等元素的吸附，在水质检测和水质净化方面有重要的价值。碱式碳酸钇的常见制备方法为水热法或沉淀法，利用可溶解的钇盐与尿素反应，即可获得。但是由于合成的产物结晶度低，比表面积小，吸附性能差等原因，无法实现大规模的生产以及实际应用。我们知道结构可以改变物质的性能，同时碳与碱式碳酸钇的复合材料有利于大大提高它的吸附性能。所以本发明的目的就在于提供一种合成新结构的碱式碳酸钇/碳复合材料的方法。

发明内容

为了实现以上目的，本发明在高温高压条件下合成一种P-6型碱式碳酸钇/碳复合材料：利用快速微波反应制备钇基配位聚合物，对获得的钇基配位聚合物前驱体进行简单的预压，然后采用高温高压的方法高效快速合成P-6型碱式碳酸钇/碳复合材料，通过简单的处理，即可获得高纯度的P-6型碱式碳酸钇/碳复合材料。

本发明提供的一种P-6型碱式碳酸钇/碳复合材料，其化学通式为Y(OH)CO₃/C，属于六方晶系，为P-6空间群，晶胞参数为：a= 11.9565(3) Å，b= 11.9565(3) Å，c= 9.6979(4) Å；复合材料为300~500nm的纳米球，碳占材料总质量的35%~45%。

本发明提供的一种P-6型碱式碳酸钇/碳复合材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）制备钇基配位聚合物；

（2）将钇基配位聚合物在2~20 MPa条件下进行预压；

（3）将预压后的钇基配位聚合物在500~1000℃、1~5 GPa条件下进行高温高压反应；

（4）将高温高压反应的产物在600~1000℃条件下煅烧，最终获得碱式碳酸钇/碳复合材料。