[發明專利]一種棒狀β-磷酸三鈣納米晶體的制備方法

有效

• 申請號: 201810998741.1
• 申請日: 2018-08-30
• 公開（公告）號: CN109052357B
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 李艷容;鐘學明
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: C01B25/32
• 分類號: C01B25/32;B82Y40/00
• 代理公司: 南昌市平凡知識產權代理事務所 36122
• 代理人: 許艷

本發明一種棒狀β?磷酸三鈣納米晶體的制備方法，以氫氧化鈣和十二水磷酸鈉為反應原料，采用水熱法制備棒狀β?磷酸三鈣納米晶體。在水熱反應釜中，依次加入氫氧化鈣、十二水磷酸鈉和水，混合均勻。從室溫開始升至目標控制溫度，保溫反應6 h～8 h。冷卻至室溫，過濾，蒸餾水洗滌；產物于105℃干燥、800℃熱處理后獲得棒狀β?磷酸三鈣納米晶體。棒狀β?磷酸三鈣納米晶體的直徑為20 nm～40 nm，長度為200 nm～400 nm，純度≥99%，產率為97%～99%。本發明制備方法具有綠色環保、操作簡便、流程短、工藝穩定性高、分散性能好、直徑細、長徑比大、純度高、產率高、成本低等特點。

技術領域

本發明涉及一種棒狀β-磷酸三鈣納米晶體的制備方法，特別是涉及一種以氫氧化鈣和十二水磷酸鈉為反應原料，水熱法制備棒狀β-磷酸三鈣納米晶體的方法。本發明具體技術領域為棒狀β-磷酸三鈣納米晶體的制備。

背景技術

鈣的磷酸鹽包括磷酸三鈣Ca₃(PO₄)₂（通常簡稱磷酸鈣）、偏磷酸鈣CaP₂O₆、羥基磷酸鈣Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂（又名堿式磷酸鈣、羥基磷灰石或羥磷灰石）和鹵磷酸鈣Ca₁₀(PO₄)₆(F orCl)₂等。不難看出，鈣的磷酸鹽是一類組成復雜的物質。

眾所周知，納米材料是一種具有特殊性能和用途的功能材料，磷酸三鈣納米晶體也不例外。磷酸三鈣納米晶體在建筑、催化、吸附、醫藥等領域存在潛在的特殊用途。就鈣的磷酸鹽納米材料制備而言，報道較多是有關羥基磷酸鈣納米材料的制備，有關磷酸三鈣納米材料的制備報道較少。在有關磷酸三鈣納米材料制備的報道中，絕大多數是制備粉末狀磷酸三鈣納米材料的方法，涉及棒狀磷酸三鈣納米材料的制備鮮見報道。原因是鈣離子與磷酸根離子反應易形成組成復雜的膠體沉淀而獲得無定形粉末，而不易形成晶體沉淀。因此，制備純度高的棒狀磷酸三鈣晶體，特別是制備純度高、直徑細且長徑比大的棒狀磷酸三鈣晶體，技術上的難度大。

目前，制備磷酸三鈣納米晶體過程中遇到的技術困難之一是團聚。為了克服磷酸三鈣粒子的團聚，通常采用特定的制備方法，以及在洗滌過程中使用無水乙醇、丙酮進行洗滌等以防止團聚。顯然，使用有機試劑的話，一是制備成本高，二是必然產生有機物污染，三是易燃易爆有機物（比如乙醇）發生火災等事故的風險大。

本發明針對現有β-磷酸三鈣納米晶體中存在綠色程度低（使用有機試劑，比如乙醇胺、乙醇等）、直徑不夠細（直徑為80 nm～90 nm）、長徑比小（長徑比為15～30∶8～9）、成本高（使用乙醇胺、乙醇、氨水等輔助試劑）等不足，提出一種綠色環保、操作簡便、流程短、工藝穩定性高、分散性能好、直徑細、長徑比大、純度高、產率高、成本低的磷酸三鈣納米晶體的制備方法。

發明內容

本發明的目的是針對現有β-磷酸三鈣納米晶體中存在綠色程度低、直徑不夠細、長徑比小、成本高等不足，提出一種綠色環保、作業環境好、操作簡便、流程短、工藝穩定性高、分散性能好、直徑細、長徑比大、純度高、產率高、成本低的棒狀β-磷酸三鈣納米晶體的制備方法。

本發明一種棒狀β-磷酸三鈣納米晶體的制備方法，以氫氧化鈣和十二水磷酸鈉為反應原料，水熱法制備棒狀β-磷酸三鈣納米晶體，制備方法具體如下：

按照質量比氫氧化鈣∶十二水磷酸鈉∶蒸餾水=1∶5.5～6.2∶42～ 50，依次將氫氧化鈣、十二水磷酸鈉和水加入至水熱反應釜中，混合均勻。從室溫開始升至160℃～180℃，保溫反應6 h～8 h。冷卻至室溫，過濾，用蒸餾水洗滌3次。產物于105℃干燥 1 h，800℃熱處理 1 h；冷卻至室溫，獲得棒狀β-磷酸三鈣納米晶體。棒狀β-磷酸三鈣納米晶體的直徑為20 nm～40 nm，長度為200 nm～400 nm，純度≥99%，產率為97%～99%。