[發明專利]一種三層核殼結構納米顆粒及其一步法制備與應用

有效

• 申請號: 202011103078.8
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112430837B
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 張欣欣
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C25D11/26
• 分類號: C25D11/26;A61L27/12;A61L27/54;B82Y5/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 孫楊柳;李智

1.一種一步法制備三層核殼結構納米顆粒的方法，其特征在于，所述方法為以鈣源、磷源、納米氧化鋅和銅源作為微弧氧化電解液，以鈦或鈦合金作為陽極，以惰性電極作為陰極進行微弧氧化；所述銅源為乙二胺四乙酸銅鈉或乙二胺四乙酸銅二銨；

利用弧光放電增強陽極表面的氧化反應，使陽極表面發生微孔放電效應，從而在陽極表面原位生成多孔陶瓷膜；所述納米氧化鋅在溶液中發生前置反應，吸附溶液中的鈣源、磷源和銅源，形成含有Zn、O、Ca、P和Cu元素的內核；在電場作用下，Ca²⁺向陰極區移動，[Cu-EDTA]^2-和含磷元素的陰離子向陽極區移動，在吸脫附的作用下，納米氧化鋅顆粒會吸附于陽極表面，并在陽極氧化的作用下，納米氧化鋅顆粒外層形成TiO₂，即形成含有Ti、O、P和Cu元素的外殼，以及含有P和Cu元素的中層，得到三層殼結構納米顆粒。

2.如權利要求1所述的一步法制備三層核殼結構納米顆粒的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)配制微弧氧化溶液，所述微弧氧化電解液含有鈣源、磷源、納米氧化鋅和銅源；所述銅源為乙二胺四乙酸銅鈉或乙二胺四乙酸銅二銨；

(2)以步驟(1)配制的微弧氧化溶液作為電解液，以鈦或鈦合金作為陽極，以惰性電極作為陰極進行微弧氧化；在陽極表面原位生成一層多孔陶瓷膜，該陶瓷膜層表面附著白色納米顆粒物；

(3)取出包覆陶瓷膜層的陽極，將該陶瓷膜層表面的白色納米顆粒物刮下，即得到三層核殼結構納米顆粒。

3.如權利要求1所述的一步法制備三層核殼結構納米顆粒的方法，其特征在于，所述微弧氧化的參數為工作電壓為300-700V，工作頻率為100-600Hz，電流密度為0.05-0.50A/cm²，占空比為10～50％，處理時間為5～30min，反應溫度為0～40℃。

4.如權利要求1所述的一步法制備三層核殼結構納米顆粒的方法，其特征在于，所述鈦合金為TA1、TA2、TA3、Ti-6Al-4V、Ti-Ni、Ti-2Al-2.5Zr、Ti-32Mo、Ti-Mo-Ni或Ti-Pd。

5.如權利要求1所述的一步法制備三層核殼結構納米顆粒的方法，其特征在于，所述鈣源為氯化鈣或醋酸鈣，所述微弧氧化電解液中鈣源的濃度為10-20g/L；

所述磷源為磷酸二氫鈉或磷酸二氫鉀，所述微弧氧化電解液中磷源的濃度為5-10g/L；

所述微弧氧化電解液中銅源的濃度為2-30g/L。

6.如權利要求1所述的一步法制備三層核殼結構納米顆粒的方法，其特征在于，所述微弧氧化電解液中納米氧化鋅的濃度為2-50g/L。

7.如權利要求1所述的一步法制備三層核殼結構納米顆粒的方法，其特征在于，所述惰性電極為鉑片、石墨或不銹鋼；所述陽極和陰極的距離為1-13cm。

8.如權利要求1-7任一所述方法制備得到的三層核殼結構納米顆粒。

9.如權利要求8所述的三層核殼結構納米顆粒，其特征在于，所述核殼結構納米顆粒外殼的主要組成元素為Ti、O、P和Cu，中層主要組成元素為P和Cu，內核的主要組成元素為Zn、O、Ca、P和Cu。

10.如權利要求8或9所述的三層核殼結構納米顆粒作為成骨材料的應用。