Труды КНЦ вып.3 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ) вып. 1/2019(10))

В последнее время возрос интерес к фосфатам титана (TiP) как к ионообменным материалам, способным эффективно очищать водные растворы от радионуклидов, катионов цветных тяжёлых металлов. Структура фосфатов титана и, соответственно, его функциональные свойства, в частности сорбционная способность, зависят от условий синтеза фосфатного прекурсора: исходного соотношения реагентов, состояния ионов в исходных растворах этих реагентов, способов и условий их осаждения, продолжительности созревания геля, условий его промывания и высушивания [1-3]. Температура, кислотность среды, время синтеза являются главными факторами, определяющими структуру и свойства фосфатов титана. На сегодняшний день известно более 30 видов фосфата титана различных химических составов и структуры, но наиболее изученным является a-TiP — Ti(HPO 4 ) 2 • H 2 O слоистой структуры. Детальное изучение структуры a-TiP показало [4], что атомы титана координируют атомы кислорода, расположенные в вершинах тетраэдров РО 4 . Три атома кислорода фосфатной группы связаны с тремя различными атомами металла, а оставшийся кислород фосфатной группы связан с протоном и размещается в межслоевом пространстве. Слои удерживаются между собой силами Ван-дер-Ваальса и располагаются в шахматном порядке, образуя сетку с гексогональными полостями. В центре этих полостей находятся молекулы воды, связанные водородными связями с фосфатными группами (рис. 1). Слабость этих связей обеспечивает подвижность слоев, которые могут расширяться при вхождении крупных катионов [5, 6]. Возможность замещения водорода фосфатных групп или внедрения органических молекул в межслоевое пространство ведет к получению новых композиций фосфатов титана с различными свойствами [7, 8]. Рис. 1. Идеализированная структура фосфата титана [4] Fig. 1. Idealized structure of titanium phosphate [4] Аморфные a-TiP получают при быстром осаждении из кислых растворов титана (IV) разбавленной фосфорной кислотой [9]. Независимо от расхода фосфорной кислоты в конечных продуктах отношение Р : Ti < 2 [10]. Такие гели могут быть представлены общей формулой Ti(OH) 4-2 t (HPO 4 ) x • J H 2 O. Они имеют развитую удельную поверхность и неупорядоченную структуру, что позволяет им проявлять ионообменную способность к катионам больших размеров. К недостаткам аморфных TiP следует отнести трудность получения продуктов с воспроизводимыми свойствами и их низкую гидротермическую стабильность по сравнению с кристаллическими материалами [11]. Последующее нагревание синтезированного аморфного геля в среде разбавленной или концентрированной 87