專利名稱：一種棒狀羥基磷灰石納米材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種棒狀納米材料的制備方法，具體為一種低溫化學(xué)法制備羥基磷灰石納米棒的方法，屬于無機(jī)納米材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
羥基磷灰石作為一種重要的無機(jī)非金屬材料，具有獨特的化學(xué)組成和晶體結(jié)構(gòu)， 賦予其很多優(yōu)異的性能。羥基磷灰石與人體硬組織的化學(xué)成分和晶體結(jié)構(gòu)極為相似，具有獨特的生物活性和生物相容性，是目前生物材料研究的熱點。羥基磷灰石能吸附飲用水中過量的氟離子和工業(yè)廢水中的重金屬離子，具有良好的離子交換性能，可以用作一種新型的環(huán)境功能礦物材料；多孔羥基磷灰石陶瓷耐熱、耐濕范圍寬，靈敏度高，是一種新型的濕敏半導(dǎo)體陶瓷材料。納米羥基磷灰石由于顆粒尺寸的細(xì)微化，比表面積急劇增加等特點，具有和普通羥基磷灰石粒子不同的理化性能，因此對納米羥基磷灰石的開發(fā)研究具有極其重要的意義。羥基磷灰石的制備方法通常分為兩類干法和濕法。濕法合成包括水熱合成、沉淀法、微乳液法和溶膠-凝膠等。濕法合成大多采用可溶性鈣鹽和磷酸根離子在一定PH值條件下合成。通過控制反應(yīng)條件如溫度、溶劑和表面活性劑等來控制羥基磷灰石的形貌。不同方法制備的羥基磷灰石所具有的表面特性、結(jié)晶程度以及生物活性是不同的，使其應(yīng)用開發(fā)的途徑也不同。本發(fā)明試圖用微溶于水的硫酸鈣做為鈣源，避免傳統(tǒng)沉淀法中直接采用可溶性的鈣鹽；在此基礎(chǔ)上引入磷酸鹽，通過控制反應(yīng)條件來控制羥基磷灰石的合成。本工藝不需加入表面活性劑，制備溫度較低，簡化制備工藝，節(jié)約成本，在工業(yè)化生產(chǎn)中具有重要的現(xiàn)實
眉、ο

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供低溫化學(xué)法制備納米羥基磷灰石的方法。首先制備出微溶于水的硫酸鈣前驅(qū)體溶液，加入一定濃度的磷酸鹽溶液和氫氧化鈉溶液調(diào)整溶液PH值并發(fā)生反應(yīng)，30-90°C反應(yīng)l_12h，離心洗滌處理得到羥基磷灰石納米棒。所提供的方法簡單， 操作方便，所用的原料廉價易得，是一種適于工業(yè)化生產(chǎn)的制備方法。具體步驟是(1)前驅(qū)體硫酸鈣的制備稱取0. 333g無水CaCl2磁力攪拌溶解于50mLN，N- 二甲基甲酰胺中；量取30mL0. ImoVLH2SO4溶液加入上述CaCl2中，室溫攪拌反應(yīng)30分鐘后停止即得CaSO4懸浮液；(2)快速加入200mL濃度為lmmol/L-IOmmol/L的磷酸鈉溶液和濃度為0. Imol/ L-0. 5mol/L的氫氧化鈉溶液，30_90°C反應(yīng)l_12h ；(3)將液相體系中的產(chǎn)物進(jìn)行分離，對分離出的產(chǎn)物進(jìn)行洗滌和干燥處理，即得羥基磷灰石粉體。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于
(1)本發(fā)明首先合成微溶于水的硫酸鈣前驅(qū)體，區(qū)別于以往采用易溶于水的硝酸鈣或氯化鈣，以此作為制備羥基磷灰石的鈣源，加入磷酸根離子在堿性環(huán)境下通過水量的增加促使硫酸鈣緩慢溶解釋放出鈣粒子來參與反應(yīng)合成羥基磷灰石。(2)所制備的羥基磷灰石晶相純度高、形貌控制比較均勻。(3)反應(yīng)原料簡單且廉價易得，不需要添加表面活性劑或者絡(luò)合劑，制備方法簡單，反應(yīng)溫度較低，反應(yīng)條件易于控制，不需要復(fù)雜昂貴的設(shè)備，易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1、實施例1制備的羥基磷灰石的X射線粉末衍射(XRD)圖譜。圖2、實施例1制備的羥基磷灰石的透射電鏡(TEM)照片。圖3、實施例2制備的羥基磷灰石的透射電鏡(TEM)照片。圖4、實施例3制備的羥基磷灰石的X射線粉末衍射(XRD)圖譜。圖5、實施例3制備的羥基磷灰石的透射電鏡(TEM)照片。圖6、實施例4制備的羥基磷灰石的透射電鏡(TEM)照片。以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅限于下述實施方式。
具體實施例方式實施例1稱取0. 333g無水氯化鈣磁力攪拌溶解于50mL的N，N-二甲基甲酰胺中；量取 30mL0. lmol/L硫酸溶液加入氯化鈣溶液中，室溫攪拌反應(yīng)30分鐘后停止即得前驅(qū)體硫酸鈣懸浮液；將硫酸鈣懸浮液置于80°C水浴中加熱10分鐘；稱取0. 6840g磷酸鈉和3. OOOOg 氫氧化鈉溶于200mL水中形成無色澄清透明溶液，迅速加入硫酸鈣懸浮液中，磁力攪拌反應(yīng)60分鐘后停止即得白色乳濁液；對分離出的產(chǎn)物進(jìn)行離心、洗滌和干燥處理，即得羥基磷灰石粉體。圖1為X射線粉末衍射結(jié)果，表明其為單相的羥基磷灰石。從圖2的透射電鏡照片可以看出其為棒狀納米材料。實施例2稱取0. 333g無水氯化鈣磁力攪拌溶解于50mL的N，N- 二甲基甲酰胺中；量取 30mL0. lmol/L硫酸溶液加入氯化鈣溶液中，室溫攪拌反應(yīng)30分鐘后停止即得前驅(qū)體硫酸鈣懸浮液；將硫酸鈣懸浮液置于80°C水浴中加熱10分鐘；稱取0. 6840g磷酸鈉和2. 4000g 氫氧化鈉溶于200mL水中形成無色澄清透明溶液，迅速加入硫酸鈣懸浮液中，磁力攪拌反應(yīng)60分鐘后停止即得白色乳濁液；對分離出的產(chǎn)物進(jìn)行離心、洗滌和干燥處理，即得羥基磷灰石粉體。從圖3的透射電鏡照片可以看出其為棒狀納米材料。實施例3稱取0. 333g無水氯化鈣磁力攪拌溶解于50mL的N，N- 二甲基甲酰胺中；量取 30mL0. lmol/L硫酸溶液加入氯化鈣溶液中，室溫攪拌反應(yīng)30分鐘后停止即得前驅(qū)體硫酸鈣懸浮液；將硫酸鈣懸浮液置于35°C水浴中加熱10分鐘；稱取0. 6840g磷酸鈉和3. OOOOg 氫氧化鈉溶于200mL水中形成無色澄清透明溶液，迅速加入硫酸鈣懸浮液中，磁力攪拌反應(yīng)60分鐘后停止即得白色乳濁液；對分離出的產(chǎn)物進(jìn)行離心、洗滌和干燥處理，即得羥基磷灰石粉體。圖4為X射線粉末衍射結(jié)果，表明其為單相的羥基磷灰石。從圖5的透射電鏡照片可以看出其為棒狀納米材料。實施例4稱取0. 333g無水氯化鈣磁力攪拌溶解于50mL的N，N- 二甲基甲酰胺中；量取 30mL0. lmol/L硫酸溶液加入氯化鈣溶液中，室溫攪拌反應(yīng)30分鐘后停止即得前驅(qū)體硫酸鈣懸浮液；將硫酸鈣懸浮液置于35°C水浴中加熱10分鐘；稱取0. 6840g磷酸鈉和2. 4000g 氫氧化鈉溶于200mL水中形成無色澄清透明溶液，迅速加入硫酸鈣懸浮液中，磁力攪拌反應(yīng)60分鐘后停止即得白色乳濁液；對分離出的產(chǎn)物進(jìn)行離心、洗滌和干燥處理，即得羥基磷灰石粉體。從圖6的透射電鏡照片可以看出其為棒狀納米材料。
權(quán)利要求
1. 一種低溫濕化學(xué)方法制備羥基磷灰石納米棒的方法，其特征在于包括以下步驟(1)前驅(qū)體硫酸鈣的制備將無水氯化鈣磁力攪拌溶解于N，N-二甲基甲酰胺中；量取一定濃度硫酸溶液加入上述氯化鈣中，室溫攪拌反應(yīng)后即得硫酸鈣懸浮液；(2)快速加入200mL濃度為lmmol/L-IOmmol/L的磷酸鈉溶液和濃度為0.Imol/ L-0. 5mol/L的氫氧化鈉溶液，30_90°C反應(yīng)l_12h ；(3)將乳濁液離心分離，水洗三次，乙醇洗一次，在40-80°C條件下干燥6- 小時。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用低溫化學(xué)法制備羥基磷灰石納米棒的方法。其特征在于首先制備微溶于水的硫酸鈣懸浮液作為鈣源，加入磷酸鹽溶液在堿性環(huán)境下低溫化學(xué)反應(yīng)一定時間后離心分離產(chǎn)物，對產(chǎn)物進(jìn)行洗滌、離心和干燥即可得到單相羥基磷灰石粉體。通過改變反應(yīng)溫度和反應(yīng)物濃度等制備條件，可控制產(chǎn)物的形貌。本發(fā)明提供的制備方法簡單易操作，制備溫度較低，重復(fù)性好，需要的原料廉價，制備的羥基磷灰石可用于硬組織缺損、修復(fù)，藥物載體和污水處理等領(lǐng)域。
文檔編號B82Y40/00GK102515128SQ20111037620
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月7日
發(fā)明者劉冰, 楊麗霞, 楊迎霞, 殷平 申請人:魯東大學(xué)