[發明專利]一種具有三維納米花結構的羥基磷灰石的制備方法

有效

• 申請號: 201210002635.6
• 申請日: 2012-01-06
• 公開（公告）號: CN102556993A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 孫瑞雪;陳克正
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: C01B25/32
• 分類號: C01B25/32;B82Y40/00
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 王志義

技術領域

本發明屬于納米材料制備技術領域，具體涉及一種具有三維納米花結構的羥基磷灰石的制備方法。

背景技術

近幾年來，具有特殊結構和形貌的納米材料由于其獨特的物理、化學、生物學性能及在先進功能材料中的潛在應用而被廣泛關注。采用自下而上的自組裝技術，以納米粒子、納米棒、納米帶或納米片作為基本組成單元，來構建具有三維結構和特殊功能的納米材料，被認為是一種行之有效的方法，而成為近幾年的一大研究熱點。這種具有三維結構的自組裝體常會表現出不同于一維、二維等單一結構形態的獨特性能而被廣大研究者所關注。目前，許多研究者已采用多種不同的方法制備出金屬(如銀、鈀等)、金屬氧化物(如氧化錫、氧化錳等)及半導體(如氧化鋅、氧化鈦等)等材料的三維組裝結構，并進一步研究和證實了該三維組裝結構所表現出的獨特的使用性能。

羥基磷灰石(Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂)是人體硬組織的無機組成部分，具有優異的生物相容性和生物活性，已廣泛應用于牙科、骨科、整形外科等臨床手術中。此外，羥基磷灰石還具有特殊的化學組成和晶體結構，從而賦予其很多其他優異的性能，如優良的吸附特性及對環境友好的特性等。因此，羥基磷灰石還可以用于生物大分子物質的分離和純化、催化劑的載體及含重金屬離子污水的處理等領域。

然而，羥基磷灰石在上述各領域中的應用效果主要取決于其形態、尺寸及空間結構等特征。因此，合理的控制羥基磷灰石的形態對其更好的應用具有非常重要的意義。

為了使羥基磷灰石在上述各領域中獲得更好的應用效果，許多研究者已成功地合成出各種形態的羥基磷灰石，如納米顆粒、納米棒、晶須(或纖維)及空心結構的納米球等簡單的零維或一維的形態。據文獻報道，He等(Mater.Lett.，2007，61，141-143)以Na₂-EDTA作為模板采用水熱法制備了具有花樣結構的羥基磷灰石。Liu等(Chem.Phys.Lett.，2004，396，429-432)以EDTA為模板采用微波輻射法制備了具有花樣結構的羥基磷灰石。Lin等(Cryst.Growth?Des.，2009，9，2725-2733)以檸檬酸鈉作為引導劑，采用水熱法制備了多種形態的羥基磷灰石，如納米棒、刺果球狀、花狀和片狀等形態。

但是，在上述這些合成方法中，通常要使用對人類健康和環境有害的表面活性劑，作為模板來引導羥基磷灰石三維結構的形成，使得其應用受到限制并增加了生產的成本。為此，Chang等(Cryst.Growth?Des.，2009，9，177-181)采用水熱均相沉淀法，在無任何有機添加劑的情況下制備出了由納米片組裝而成的羥基磷灰石納米花。但是在此研究中，研究者將制備羥基磷灰石的原材料(硝酸鈣和磷酸氫二銨)直接溶解于水中，而本發明是將其溶解于稀硝酸溶液中，研究結果表明在酸性溶劑中更有利于羥基磷灰石三維結構的生成，且其基本組成單元的形狀也有明顯的變化。

總之，目前所報道的具有三維結構的羥基磷灰石均由納米片組裝而成，而其基本組成單元的形態和尺寸不可控，這就大大限制了此類羥基磷灰石的實際應用。

發明目的和內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種羥基磷灰石三維納米花結構的水熱均相沉淀的合成方法，無需使用有機模板和表面活性劑，一步合成，產率高，且組成羥基磷灰石三維納米花結構的基本單元的形態和尺寸可控。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

本發明具有三維納米花結構的羥基磷灰石的制備方法，包括如下工藝步驟：

(1)將四水硝酸鈣溶于稀硝酸溶液中，配制成鈣離子濃度為40～84mmol/L的硝酸鈣溶液；

(2)將磷酸氫二銨溶于稀硝酸溶液中，配制成磷酸根離子濃度為24～50mmol/L的磷酸氫二銨溶液；

(3)將尿素溶于蒸餾水中，配制成尿素水溶液；

(4)按鈣磷比為1.67，將步驟(1)所配制的硝酸鈣溶液和步驟(2)所配磷酸氫二銨溶液同時滴加入步驟(3)所配尿素水溶液中，攪拌至溶液均勻；并且用稀氨水調節此混合溶液的pH值為3～6；

(5)將步驟(4)所得混合溶液移入聚四氟乙烯內襯的不銹鋼高壓反應釜中，在90～180℃溫度下恒溫水熱反應10～24小時，然后自然冷卻，得到水熱產物；

(6)將步驟(5)得到的水熱產物離心、洗滌、干燥后，得到具有三維納米花結構的羥基磷灰石。