一種納米氟磷灰石粉體的微波輔助合成法
【專利摘要】一種納米氟磷灰石粉體的微波輔助合成法，其特征在于，將4.723g四水硝酸鈣溶于50mL水配成濃度為0.4mol·L-1的鈣離子溶液；將1.585g磷酸氫二銨和0.333g氟化銨溶于50mL水，配成濃度為0.24mol·L-1的磷酸鹽和0.18mol·L-1的氟離子的混合溶液，鈣離子、磷酸鹽和氟離子的混合液倒入三口燒瓶中，反應(yīng)體系的pH為混合液的自然pH,反應(yīng)溫度為60℃，在冷凝回流和強磁力攪拌條件下，微波合成30min，產(chǎn)物經(jīng)離心分離、水洗、干燥和研磨得到納米氟磷灰石粉體。利用本發(fā)明方法制備的納米氟磷灰石結(jié)晶度好、純度高。本發(fā)明制備方法簡單易行，成本低廉，反應(yīng)過程中不需要調(diào)節(jié)pH，反應(yīng)速率快，可低溫合成，易于產(chǎn)業(yè)化。
【專利說明】一種納米氟磷灰石粉體的微波輔助合成法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于天然礦物的人工合成【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及納米氟磷灰石粉體的合成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]羥基磷灰石(Caltl(PO4)6(OH)2)是哺乳動物體骨骼和牙齒等硬組織的基本無機成分，因此被廣泛應(yīng)用作硬組織替代材料。然而由于羥基磷灰石在水溶液中有耐酸性差、溶解度較高的不足，而在這些方面與其晶體結(jié)構(gòu)相同的氟磷灰石(Ca 10(PO4)6F2)有獨到的優(yōu)點。因此，氟磷灰石因其良好的生物相容性和生物活性，已逐漸成為一種具有廣闊應(yīng)用前景的牙釉質(zhì)再生材料和生物陶瓷材料。納米氟磷灰石材料尤其如此。
[0003]磷灰石是地球上最常見的磷酸鹽礦物，而天然磷灰石礦以氟磷灰石礦居多，但由于同晶取代作用與伴生雜質(zhì)的影響，天然氟磷灰石往往有純度低，P2O5等雜質(zhì)含量高等特點。而生物陶瓷等高科技應(yīng)用材料對礦物純度、粒度要求高,天然產(chǎn)物往往難以滿足生物陶瓷和哺乳動物硬組織替代材料的特殊要求。鑒于上述情形，探索納米氟磷灰石的人工合成方法有重要意義。
[0004]關(guān)于氟磷灰石微米級粉體的合成，已有專利和文章報道，譬如專利CN 108780就報道了氟磷灰石的合成方法，但采用的是溶膠凝膠法和高溫?zé)Y(jié)法。溶膠凝膠法反應(yīng)周期長、反應(yīng)過程中需調(diào)節(jié)溶液的pH，工 藝復(fù)雜；而高溫?zé)Y(jié)法耗能大、成本高、合成產(chǎn)物粒度較大。而人工合成納米氟磷 灰石的專利尚未見報道。因此針對以上合成方法的缺陷有必要開發(fā)出一種既簡單又高效的快速合成納米氟磷灰石粉體的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種使用微波技術(shù)，既簡單而又高效的快速合成納米氟磷灰石粉體的方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)反應(yīng)周期長、工藝復(fù)雜、耗能高的缺陷。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種納米氟磷灰石粉體的微波輔助合成法，包括以下步驟:
(1)將4.723 g四水硝酸鈣溶于50 mL水配成濃度為0.4 mol.1~1的鈣離子溶液；將1.585 g磷酸氫二銨和0.333 g氟化銨溶于50 mL水，配成濃度為0.24 mol.L—1的磷酸鹽和0.18 mol.L-1的氟離子的混合溶液；
(2)將步驟(1)中的鈣離子、磷酸鹽和氟離子的混合液倒入三口燒瓶中，反應(yīng)體系的PH為混合液的自然pH，反應(yīng)溫度為60 °C，在冷凝回流和強磁力攪拌條件下，微波合成30min ；
(3)反應(yīng)結(jié)束后待體系的溫度降至室溫，離心分離出產(chǎn)物，用蒸餾水洗3遍，將產(chǎn)物置于80 °C烘箱中干燥12 h，研磨即獲得納米氟磷灰石粉體。
[0007]本發(fā)明所述步驟(1)中的反應(yīng)原料為四水硝酸鈣、磷酸氫二銨和氟化銨。
[0008]本發(fā)明所述步驟⑵中的自然pH為5.86。[0009]本發(fā)明所述步驟(2)中反應(yīng)溫度為60 °C。
[0010]本發(fā)明所述步驟⑵中微波功率為700 W，微波時間為30 min。
[0011]本發(fā)明所述步驟(3)中的烘干溫度為80 °C，干燥時間為12 h。
[0012]結(jié)果討論
對所制備的樣品進(jìn)行XRD粉末衍射表征。附圖為在實施例1、實施例2、實施例3和實施例4所合成的氟磷灰石的XRD粉末衍射圖。根據(jù)附圖所不，實施例1產(chǎn)物、實施例2產(chǎn)物、實施例3產(chǎn)物和實施例4產(chǎn)物與氟磷灰石標(biāo)準(zhǔn)卡片(roF#15-0876)相吻合，證明合成的樣品是氟磷灰石。
[0013]根據(jù)謝樂公式D = k λ / β cos Θ計算得出，實施例1、實施例2、實施例3和實施例4所合成的氟磷灰石的顆粒尺寸都在100 nm以下,屬于納米顆粒。具體計算結(jié)果如表1所示，證明所得的樣品是納米級氟磷灰石。
[0014]表1
【權(quán)利要求】
1.本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種納米氟磷灰石粉體的微波輔助合成法，包括以下步驟: (1)將4.723 g四水硝酸鈣溶于50 mL水配成濃度為0.4 mol·l-1的鈣離子溶液；將1.585 g磷酸氫二銨和0.333 g氟化銨溶于50 mL水，配成濃度為0.24 mol.L—1的磷酸鹽和0.18 mol.L-1的氟離子的混合溶液； (2)將步驟(1)中的鈣離子、磷酸鹽和氟離子的混合液倒入三口燒瓶中，反應(yīng)體系的PH為混合液的自然pH，反應(yīng)溫度為60 °C，在冷凝回流和強磁力攪拌條件下，微波合成30min ； (3)反應(yīng)結(jié)束后待體系的溫度降至室溫，離心分離出產(chǎn)物，用蒸餾水清洗3遍，然后將產(chǎn)物置于80 °C烘箱中干燥12 h，研磨即獲得納米級氟磷灰石粉體。
2.本發(fā)明所述步驟(1)中的反應(yīng)原料為四水硝酸鈣、磷酸氫二銨和氟化銨。
3.本發(fā)明所述步驟⑵中的自然pH為5.86。
4.本發(fā)明所述步驟(2)中反應(yīng)溫度為60°C。
5.本發(fā)明所述步驟(2)中微波功率為700W ;微波時間為30 min。
6.本發(fā)明所述步驟(3)中的 烘干溫度為80°C，干燥時間為12 h。
【文檔編號】C01B25/455GK103569991SQ201210474426
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月21日
【發(fā)明者】吳柳明, 馬先慧, 盛永麗, 馬安良, 齊長林, 孫中溪 申請人:濟(jì)南大學(xué)