WikiDer > Фосфат циркония

Zirconium phosphate

Фосфаты циркония (гидрофосфат циркония) - кислые неорганические катионообменные материалы, которые имеют слоистую структуру с формулой Zr (HPO4)2∙ нГн2О.[1] Фосфаты циркония обладают высокой термической и химической стабильностью, твердое состояние. ионная проводимость, стойкость к ионизирующему излучению и способность включать в себя различные типы молекулы с разными размерами между слоями. Существуют различные фазы фосфата циркония, которые различаются по своим межслойным пространствам и своей кристаллической структуре. Среди всех фаз фосфата циркония наиболее широко используются альфа (Zr (HPO4)2∙ H2O) и гамма (Zr (PO4)(ЧАС2PO4) ∙ 2H2О) фаза. Фосфат циркония широко используется в нескольких областях, таких как: доставки лекарств,[2][3] катализ,[4] нанокомпозит,[5] обращение с ядерными отходами,[6] клинический диализатор,[7] среди прочего.

Кристальная структура

Кристаллическая структура фосфата циркония была выяснена Клирфилдом с сотрудниками в 1968 году методом монокристаллов.[8] Слоистая структура α-циркония фосфата состоит из ионов Zr (IV), расположенных поочередно немного выше и ниже плоскости ab, образуя октаэдр с атомами кислорода тетраэдрических фосфатных групп. Из четырех атомов кислорода в фосфатных группах три связаны с тремя различными атомами Zr, образуя сшитую ковалентную сеть. Четвертый атом кислорода фосфата перпендикулярен слою, обращенному в межслоевую область. В межслоевой области расположена цеолитная полость, в которой находится базальная молекула воды, образующая водородную связь с группой ОН фосфата, перпендикулярной слою. Альфа-фаза фосфата циркония находится под пространственной группой P21 / n с размерами ячеек a = 9,060 Å, b = 5,297 Å, c = 15,414 Å, α = γ = 90 °, β = 101,71 ° и Z = 4,21. базальное межслоевое расстояние для α-циркония фосфата составляет 7,6 Å, где 6,6 Å - толщина слоя, а оставшееся пространство 1 Å занято межузельными молекулами воды в межслойной галерее. Расстояние между соседними ортофосфатами на одной стороне слоя составляет 5,3 Å.[9] В каждой плоскости ab в поверхностном слое есть два фосфата, образующие «свободную площадь» 24 Å.2 связаны с каждой фосфатной группой.[10]

Для гамма-фазы (γ-фосфат циркония), к сожалению, получить подходящий монокристалл для определения структуры монокристалла было бесполезно. В 1995 году Клирфилд и сотрудники выяснили его структуру с помощью порошковой рентгеновской дифрактометрии (XRPD) и метода уточнения Ритвельда.[11] Структура γ-цирконийфосфата состоит из атомов Zr (IV), октаэдрически координированных с четырьмя различными атомами кислорода ортофосфата. Две другие покоящиеся октаэдрические позиции атомов Zr (IV) заняты двумя различными дигидрофосфатными группами. Молекулы ортофосфатов расположены попеременно выше и ниже главной плоскости ab, а дигидрофосфаты находятся на краях слоя, сшитых двумя своими атомами кислорода с двумя разными атомами циркония. Оставшиеся две гидроксильные группы дигидрофосфата указывают на межслойную галерею, образуя карман, в котором образуется водородная связь с межслойными молекулами воды. Базальное межслоевое расстояние для γ-цирконийфосфата составляет 12,2 Å, а площадь, окружающая дигидрофосфат на поверхности слоев, составляет 35 Å.2.[12]

Рекомендации

  1. ^ Clearfield, A .; Стайнс Дж. А. Получение кристаллического фосфата циркония и некоторые наблюдения за его ионообменным поведением. J Inorg Nucl Chem 1964, 26 (1), 117-129.
  2. ^ Díaz, A .; Дэвид, А .; Pérez, R .; González, M. L .; Báez, A .; Wark, S.E .; Zhang, P .; Clearfield, A .; Колон, Дж. Л., Наноинкапсуляция инсулина в фосфат циркония для пероральной доставки. Биомакромолекулы 2010, 11 (9), 2465-2470.
  3. ^ Díaz, A .; Saxena, V .; González, J .; Дэвид, А .; Casañas, B .; Карпентер, К .; Batteas, J.D .; Colón, J. L .; Clearfield, A .; Хуссейн, Х. Д., Chem. Commun., 2012,48, 1754-1756
  4. ^ Костантино, У .; Marmottini, F .; Curini, M .; Розати, О., Слоистый гидрофосфат циркония с замененным металлом в качестве основного катализатора реакции Михаэля. Катал латышский 1993, 22 (4), 333-336.
  5. ^ Wu, H .; Liu, C .; Chen, J .; Ян, Й .; Чен, Ю., Получение и характеристика нанокомпозитных пленок хитозан / α-цирконийфосфат. Polym Int 2010, 59 (7), 923-930.
  6. ^ Scheetz, B.E .; Agrawal, D. K .; Breval, E .; Рой, Р., Натрий-цирконий фосфат (NZP) как структура хозяина для иммобилизации ядерных отходов: обзор. Управление отходами 1994, 14 (6), 489-505.
  7. ^ Ниссенсон, А .; Хорошо, Р., Клинический диализ. Медицинский паб McGraw-Hill. Дивизион: 2005.
  8. ^ Clearfield, A .; Смит Г. Д. Кристаллография и структура моногидрата бис (моногидрофортофосфата) α-циркония. Неорг. Chem. 1969, 8, 431-436.
  9. ^ Troup, J.M .; Клирфилд А. Механизм ионного обмена в фосфатах циркония. 20. Уточнение кристаллической структуры α-цирконийфосфата. Неорг. Chem. 1977, 16, 3311-3314.
  10. ^ Clearfield, A .; Костантино У. Слоистые фосфаты металлов и химия их внедрения. В Комплексная супрамолекулярная химия, 1-е изд .; Alberti, G .; Бейн Т., ред. Пергамон: Нью-Йорк, 1996; Vol. 7. С. 107-149.
  11. ^ Poojary, D. M .; Шпейзер, Б .; Клирфилд А. Структура порошка с помощью рентгеновского излучения и уточнение методом Ритвельда γ-цирконийфосфата, Zr (PO4)(ЧАС2PO4) ∙ 2H2О. J. Chem. Soc. Dalton Trans. 1995, 111-113.
  12. ^ Curini, M .; Rosati, O .; Костантино У. Гетерогенный катализ в жидкофазном органическом синтезе, стимулированный слоистыми фосфатами и фосфонатами циркония. Curr. Орг. Chem. 2004, 8, 591-606.

внешняя ссылка