Фосфат циркония
Фосфаты циркония (гидрофосфат циркония) представляют собой кислые неорганические катионообменные материалы, имеющие слоистую структуру с формулой Zr(HPO 4 ) 2 ∙nH 2 O. [ 1 ] Эти соли обладают высокой термической и химической стабильностью, ионной проводимостью в твердом состоянии , устойчивостью к ионизирующему излучению и способностью включать различные типы молекул с разными размерами между своими слоями. Существуют различные фазы фосфата циркония, которые различаются по межслойному пространству и кристаллической структуре. Среди всех фаз фосфата циркония наиболее широко используются альфа-(Zr(HPO 4 ) 2 ∙H 2 O) и гамма-фаза (Zr(PO 4 )(H 2 PO 4 )∙2H 2 O). Соли широко используются в нескольких приложениях, таких как: доставка лекарств , [ 2 ] [ 3 ] катализ , [ 4 ] нанокомпозит , [ 5 ] обращение с ядерными отходами , [ 6 ] клинический диализатор , [ 7 ] среди других.
Кристаллическая структура
[ редактировать ]Кристаллическая структура фосфата циркония была выяснена Клирфилдом и его сотрудниками в 1968 году с помощью монокристаллического метода. [ 8 ] Слоистая структура α-фосфата циркония состоит из ионов Zr(IV), расположенных попеременно 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 разными атомами Zr, образуя сшитую ковалентную сеть. Четвертый атом кислорода фосфата перпендикулярен слою и направлен в сторону межслоевой области. В межслоевой области локализована цеолитовая полость, в которой находится базальная молекула воды, образующая водородную связь с перпендикулярной слою ОН-группой фосфата. Альфа-фаза фосфата циркония находится в пространственной группе 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-фосфата циркония составляет 7,6 Å, где 6,6 Å — толщина слоя, а оставшееся пространство в 1 Å занято межузельными молекулами воды в межслоевой галерее. Расстояние между соседними ортофосфатами с одной стороны слоя составляет 5,3 Å. [ 9 ] В каждой плоскости ab поверхностного слоя находится по два фосфата, образующих «свободную зону» размером 24 Å. 2 связан с каждой фосфатной группой. [ 10 ]
Для гамма-фазы (γ-фосфата циркония), к сожалению, не удалось получить подходящий монокристалл для определения монокристаллической структуры. В 1995 году Клирфилд и его коллеги выяснили его структуру с помощью порошковой рентгеновской дифрактометрии (XRPD) и метода уточнения Ритвельда. [ 11 ] Структура фосфата γ-циркония состоит из атомов Zr(IV), октаэдрически координированных с четырьмя различными атомами кислорода ортофосфата. Две другие покоящиеся октаэдрические позиции атомов Zr(IV) заняты двумя разными дигидрофосфатными группами. Молекулы ортофосфатов расположены поочередно выше и ниже основной плоскости ab, а дигидрофосфаты находятся на краях слоя, сшитого двумя атомами кислорода с двумя разными атомами циркония. Остальные две гидроксильные группы дигидрофосфата направлены в сторону межслоевой галереи, образующей карман, в котором образуется водородная связь с межслоевыми молекулами воды. Базальное межслоевое расстояние для γ-фосфата циркония составляет 12,2 Å, а площадь, окружающая дигидрофосфат на поверхности слоев, составляет 35 Å. 2 . [ 12 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Клирфилд, А.; Стайнс, Дж. А., Получение кристаллического фосфата циркония и некоторые наблюдения за его ионообменным поведением. J Inorg Nucl Chem 1964 , 26 (1), 117-129.
- ^ Диас, А.; Дэвид, А.; Перес, Р.; Гонсалес, ML; Баез, А.; Уорк, ЮВ; Чжан, П.; Клирфилд, А.; Колон, Дж.Л., Наноинкапсуляция инсулина в фосфат циркония для пероральной доставки. Биомакромолекулы 2010 , 11 (9), 2465-2470.
- ^ Диас, А.; Саксена, В.; Гонсалес Дж.; Дэвид, А.; Касаньас, Б.; Карпентер, К.; Баттеас, JD; Колон, JL; Клирфилд, А.; Хусейн, HD, Chem. Общий. , 2012 , 48, 1754-1756 гг.
- ^ Константино, Ю.; Мармоттини, Ф.; Курини, М.; Розати О., Металлообменный слоистый гидрофосфат циркония как основной катализатор реакции Михаэля. Катал Летт 1993 , 22 (4), 333–336.
- ^ Ву, Х.; Лю, К.; Чен, Дж.; Ян, Ю.; Чен Ю. Получение и характеристика нанокомпозитных пленок хитозан/альфа-цирконийфосфат. Polym Int 2010 , 59 (7), 923-930.
- ^ Шитц, Бельгия; Агравал, Дания; Бреваль, Э.; Рой, Р., Цирконий-фосфат натрия (НЗП) как структура-хозяин для иммобилизации ядерных отходов: обзор. Управление отходами 1994 , 14 (6), 489-505.
- ^ Ниссенсон, А.; Файн Р. Клинический диализ. Медицинский паб МакГроу-Хилл. Отделение: 2005 год.
- ^ Клирфилд, А.; Смит, Г.Д., Кристаллография и структура моногидрата бис(моноводородортофосфата) α-циркония. Неорг. хим. 1969 , 8, 431–436.
- ^ Труп, Дж. М.; Клирфилд А. Механизм ионного обмена в фосфатах циркония. 20. Уточнение кристаллической структуры α-фосфата циркония. Неорг. хим. 1977 , 16, 3311-3314.
- ^ Клирфилд, А.; Костантино У. Слоистые фосфаты металлов и их интеркаляционная химия. В комплексной супрамолекулярной химии , 1-е изд.; Альберти, Дж.; Бейн Т., ред. Пергамон: Нью-Йорк, 1996 г.; Том. 7, стр. 107–149.
- ^ Пуджари, DM; Шпейзер, Б.; Клирфилд, А., Рентгеновская порошковая структура и уточнение по Ритвельду γ-фосфата циркония, Zr(PO 4 )(H 2 PO 4 )∙2H 2 O. J. Chem. Соц. Далтон Транс. 1995 , 111-113.
- ^ Курини, М.; Розати, О.; Костантино, У. Гетерогенный катализ в жидкофазном органическом синтезе, которому способствуют слоистые фосфаты и фосфонаты циркония. Курс. Орг. хим. 2004 , 8, 591-606.
Внешние ссылки
[ редактировать ]