专利名称：一种棒状羟基磷灰石纳米材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种棒状纳米材料的制备方法，具体为一种低温化学法制备羟基磷灰石纳米棒的方法，属于无机纳米材料领域。
背景技术：
羟基磷灰石作为一种重要的无机非金属材料，具有独特的化学组成和晶体结构， 赋予其很多优异的性能。羟基磷灰石与人体硬组织的化学成分和晶体结构极为相似，具有独特的生物活性和生物相容性，是目前生物材料研究的热点。羟基磷灰石能吸附饮用水中过量的氟离子和工业废水中的重金属离子，具有良好的离子交换性能，可以用作一种新型的环境功能矿物材料；多孔羟基磷灰石陶瓷耐热、耐湿范围宽，灵敏度高，是一种新型的湿敏半导体陶瓷材料。纳米羟基磷灰石由于颗粒尺寸的细微化，比表面积急剧增加等特点，具有和普通羟基磷灰石粒子不同的理化性能，因此对纳米羟基磷灰石的开发研究具有极其重要的意义。羟基磷灰石的制备方法通常分为两类干法和湿法。湿法合成包括水热合成、沉淀法、微乳液法和溶胶-凝胶等。湿法合成大多采用可溶性钙盐和磷酸根离子在一定PH值条件下合成。通过控制反应条件如温度、溶剂和表面活性剂等来控制羟基磷灰石的形貌。不同方法制备的羟基磷灰石所具有的表面特性、结晶程度以及生物活性是不同的，使其应用开发的途径也不同。本发明试图用微溶于水的硫酸钙做为钙源，避免传统沉淀法中直接采用可溶性的钙盐；在此基础上引入磷酸盐，通过控制反应条件来控制羟基磷灰石的合成。本工艺不需加入表面活性剂，制备温度较低，简化制备工艺，节约成本，在工业化生产中具有重要的现实
眉、ο
发明内容
本发明的目的在于提供低温化学法制备纳米羟基磷灰石的方法。首先制备出微溶于水的硫酸钙前驱体溶液，加入一定浓度的磷酸盐溶液和氢氧化钠溶液调整溶液PH值并发生反应，30-90°C反应l_12h，离心洗涤处理得到羟基磷灰石纳米棒。所提供的方法简单， 操作方便，所用的原料廉价易得，是一种适于工业化生产的制备方法。具体步骤是(1)前驱体硫酸钙的制备称取0. 333g无水CaCl2磁力搅拌溶解于50mLN，N- 二甲基甲酰胺中；量取30mL0. ImoVLH2SO4溶液加入上述CaCl2中，室温搅拌反应30分钟后停止即得CaSO4悬浮液；(2)快速加入200mL浓度为lmmol/L-IOmmol/L的磷酸钠溶液和浓度为0. Imol/ L-0. 5mol/L的氢氧化钠溶液，30_90°C反应l_12h ；(3)将液相体系中的产物进行分离，对分离出的产物进行洗涤和干燥处理，即得羟基磷灰石粉体。与现有技术相比，本发明的优点在于
(1)本发明首先合成微溶于水的硫酸钙前驱体，区别于以往采用易溶于水的硝酸钙或氯化钙，以此作为制备羟基磷灰石的钙源，加入磷酸根离子在碱性环境下通过水量的增加促使硫酸钙缓慢溶解释放出钙粒子来参与反应合成羟基磷灰石。(2)所制备的羟基磷灰石晶相纯度高、形貌控制比较均勻。(3)反应原料简单且廉价易得，不需要添加表面活性剂或者络合剂，制备方法简单，反应温度较低，反应条件易于控制，不需要复杂昂贵的设备，易于实现工业化生产。
图1、实施例1制备的羟基磷灰石的X射线粉末衍射(XRD)图谱。图2、实施例1制备的羟基磷灰石的透射电镜(TEM)照片。图3、实施例2制备的羟基磷灰石的透射电镜(TEM)照片。图4、实施例3制备的羟基磷灰石的X射线粉末衍射(XRD)图谱。图5、实施例3制备的羟基磷灰石的透射电镜(TEM)照片。图6、实施例4制备的羟基磷灰石的透射电镜(TEM)照片。以下结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不仅限于下述实施方式。
具体实施例方式实施例1称取0. 333g无水氯化钙磁力搅拌溶解于50mL的N，N-二甲基甲酰胺中；量取 30mL0. lmol/L硫酸溶液加入氯化钙溶液中，室温搅拌反应30分钟后停止即得前驱体硫酸钙悬浮液；将硫酸钙悬浮液置于80°C水浴中加热10分钟；称取0. 6840g磷酸钠和3. OOOOg 氢氧化钠溶于200mL水中形成无色澄清透明溶液，迅速加入硫酸钙悬浮液中，磁力搅拌反应60分钟后停止即得白色乳浊液；对分离出的产物进行离心、洗涤和干燥处理，即得羟基磷灰石粉体。图1为X射线粉末衍射结果，表明其为单相的羟基磷灰石。从图2的透射电镜照片可以看出其为棒状纳米材料。实施例2称取0. 333g无水氯化钙磁力搅拌溶解于50mL的N，N- 二甲基甲酰胺中；量取 30mL0. lmol/L硫酸溶液加入氯化钙溶液中，室温搅拌反应30分钟后停止即得前驱体硫酸钙悬浮液；将硫酸钙悬浮液置于80°C水浴中加热10分钟；称取0. 6840g磷酸钠和2. 4000g 氢氧化钠溶于200mL水中形成无色澄清透明溶液，迅速加入硫酸钙悬浮液中，磁力搅拌反应60分钟后停止即得白色乳浊液；对分离出的产物进行离心、洗涤和干燥处理，即得羟基磷灰石粉体。从图3的透射电镜照片可以看出其为棒状纳米材料。实施例3称取0. 333g无水氯化钙磁力搅拌溶解于50mL的N，N- 二甲基甲酰胺中；量取 30mL0. lmol/L硫酸溶液加入氯化钙溶液中，室温搅拌反应30分钟后停止即得前驱体硫酸钙悬浮液；将硫酸钙悬浮液置于35°C水浴中加热10分钟；称取0. 6840g磷酸钠和3. OOOOg 氢氧化钠溶于200mL水中形成无色澄清透明溶液，迅速加入硫酸钙悬浮液中，磁力搅拌反应60分钟后停止即得白色乳浊液；对分离出的产物进行离心、洗涤和干燥处理，即得羟基磷灰石粉体。图4为X射线粉末衍射结果，表明其为单相的羟基磷灰石。从图5的透射电镜照片可以看出其为棒状纳米材料。实施例4称取0. 333g无水氯化钙磁力搅拌溶解于50mL的N，N- 二甲基甲酰胺中；量取 30mL0. lmol/L硫酸溶液加入氯化钙溶液中，室温搅拌反应30分钟后停止即得前驱体硫酸钙悬浮液；将硫酸钙悬浮液置于35°C水浴中加热10分钟；称取0. 6840g磷酸钠和2. 4000g 氢氧化钠溶于200mL水中形成无色澄清透明溶液，迅速加入硫酸钙悬浮液中，磁力搅拌反应60分钟后停止即得白色乳浊液；对分离出的产物进行离心、洗涤和干燥处理，即得羟基磷灰石粉体。从图6的透射电镜照片可以看出其为棒状纳米材料。
权利要求
1. 一种低温湿化学方法制备羟基磷灰石纳米棒的方法，其特征在于包括以下步骤(1)前驱体硫酸钙的制备将无水氯化钙磁力搅拌溶解于N，N-二甲基甲酰胺中；量取一定浓度硫酸溶液加入上述氯化钙中，室温搅拌反应后即得硫酸钙悬浮液；(2)快速加入200mL浓度为lmmol/L-IOmmol/L的磷酸钠溶液和浓度为0.Imol/ L-0. 5mol/L的氢氧化钠溶液，30_90°C反应l_12h ；(3)将乳浊液离心分离，水洗三次，乙醇洗一次，在40-80°C条件下干燥6- 小时。
全文摘要
本发明涉及一种利用低温化学法制备羟基磷灰石纳米棒的方法。其特征在于首先制备微溶于水的硫酸钙悬浮液作为钙源，加入磷酸盐溶液在碱性环境下低温化学反应一定时间后离心分离产物，对产物进行洗涤、离心和干燥即可得到单相羟基磷灰石粉体。通过改变反应温度和反应物浓度等制备条件，可控制产物的形貌。本发明提供的制备方法简单易操作，制备温度较低，重复性好，需要的原料廉价，制备的羟基磷灰石可用于硬组织缺损、修复，药物载体和污水处理等领域。
文档编号B82Y40/00GK102515128SQ20111037620
公开日2012年6月27日 申请日期2011年11月7日 优先权日2011年11月7日
发明者刘冰, 杨丽霞, 杨迎霞, 殷平 申请人:鲁东大学