本發(fā)明涉及一種β-磷酸三鈣(β-TCP)納米材料的合成方法。

背景技術(shù)：

β-TCP具有良好的生物相容性、可降解性和骨傳導(dǎo)、骨誘導(dǎo)活性,其在體內(nèi)降解釋放的Ca、P能進入活體循環(huán)系統(tǒng)，促進新生骨的形成和再生，因此，被公認為制備生物降解或生物吸收型生物活性陶瓷材料的理想材料，廣泛用于人體硬組織如牙和骨組織工程。

不同尺寸和形貌的β-TCP納米材料，不僅影響其在體內(nèi)的降解和生物活性，而且對骨組織工程支架的理化性能也有重要的影響。因此，研究操作簡單、成本低廉、尺寸和形貌可控的β-TCP納米材料合成方法，對于β-TCP納米材料在骨組織工程等領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種操作簡單、成本低廉、無污染、添加的抗燒結(jié)劑無殘留的β-磷酸三鈣納米材料合成方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種β-磷酸三鈣納米材料合成方法，其特征在于：所述β-TCP納米材料的組成為Ca₃(PO₄)₂，由如下步驟制得：

1)將氧化石墨烯分散在去離子水中，得到濃度為0.1～0.8mg/mL的氧化石墨烯溶液；然后將鈣鹽(如：氯化鈣)加入氧化石墨烯溶液(即含有氧化石墨烯的去離子水)中，攪拌使之溶解，得到濃度為0.02344～0.1875mmol/mL的鈣鹽溶液，記為溶液A；

2)按磷酸二氫銨與步驟1)中鈣鹽(如：氯化鈣)中鈣離子的摩爾比為2：3的比例，稱取磷酸二氫銨(即磷酸鹽)，配制濃度為0.0156～0.125mmol/mL的磷酸氫二銨溶液(水溶液)，調(diào)整其pH值為10，記為溶液B；

3)將溶液A緩慢滴加到混合溶液B中，得到溶液C(此時氧化石墨烯的濃度為0.1～0.4mg/mL，鈣鹽濃度為0.01172～0.09375mmol/mL，磷酸氫二銨濃度為0.0078～0.0625mmol/mL)；溶液C攪拌3h后，經(jīng)離心洗滌、干燥后，得到所述前驅(qū)體D；

4)將前驅(qū)體D放入瓷坩堝中，在馬弗爐中于750℃下煅燒1h(升溫速率為10℃/min)，直接取出于室溫自然冷卻，所得產(chǎn)物即為β-磷酸三鈣納米材料。

本發(fā)明所述β-磷酸三鈣(β-TCP)納米材料的形貌是納米粒子。

所述鈣鹽為氯化鈣。

步驟3)所述離心洗滌是用去離子水和乙醇交替離心(9000轉(zhuǎn)/分，5分鐘)洗滌。

步驟3)所述干燥是在80℃干燥12小時。

本發(fā)明的有益效果是：在簡單的反應(yīng)體系中，通過加入具有良好導(dǎo)熱性能和大比表面積、可完全去除的抗燒結(jié)劑(氧化石墨烯)，確保在高溫下合成尺寸均勻、低燒結(jié)團聚的β-磷酸三鈣(β-TCP)納米材料。本發(fā)明方法所用試劑價格便宜，合成步驟簡單，產(chǎn)物尺寸均勻。本發(fā)明操作簡單、成本低廉、無污染、添加的抗燒結(jié)劑無殘留。所合成的β-TCP納米材料可用于骨組織工程、營養(yǎng)強化劑、醫(yī)藥和功能陶瓷等各個領(lǐng)域。

附圖說明

圖1是實施例1得到產(chǎn)物的掃描電鏡照片。

圖2是實施例2得到產(chǎn)物的掃描電鏡照片。

圖3是實施例3得到產(chǎn)物的掃描電鏡照片。

圖4是實施例4得到產(chǎn)物的掃描電鏡照片。

圖5是實施例1得到產(chǎn)物的XRD圖譜。

圖6是實施例2得到產(chǎn)物的XRD圖譜。

圖7是實施例3得到產(chǎn)物的XRD圖譜。

圖8是實施例4得到產(chǎn)物的XRD圖譜。

具體實施方式

為更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。

實施例1

20mg氧化石墨烯加入100mL去離子水中(氧化石墨烯濃度為0.2mg/mL)，在磁力攪拌下分散均勻；將2.0810g氯化鈣加入上述氧化石墨烯溶液中，在磁力攪拌下溶解，得到溶液A(氯化鈣濃度為0.1875mmol/mL)；將1.6507g磷酸氫二銨加入到100mL去離子水中(磷酸二氫銨與氯化鈣的摩爾比為2：3，磷酸氫二銨溶液的濃度為0.125mmol/mL)，在磁力攪拌下溶解，然后調(diào)整pH值為10，得到溶液B；將溶液A逐滴加入到溶液B中，磁力攪拌10分鐘，并保持溶液pH值為10，得到溶液C(此時氧化石墨烯的濃度0.1mg/ml，氯化鈣濃度為0.09375mmol/mL，磷酸氫二銨溶液的濃度為0.0652mmol/mL)；溶液C攪拌3h后，溶液C用去離子水和乙醇交替離心(9000轉(zhuǎn)/分，5分鐘)洗滌；產(chǎn)物在80℃干燥12小時，得前驅(qū)體D；然后將前驅(qū)體D放入瓷坩堝中，在馬弗爐中于750℃下煅燒1h(升溫速率為10℃/min)，直接取出放置在室溫自然冷卻，即得到β-TCP納米材料(β-磷酸三鈣納米材料)。圖1是產(chǎn)物的掃描電鏡照片，顯示所得產(chǎn)物為納米粒子，圖5是產(chǎn)物的XRD圖譜，與JCPDS卡片號：70-2065(Ca₃(PO₄)₂)對比，說明所得產(chǎn)物為β-TCP(β-磷酸三鈣納米材料)。

一開始加入氧化石墨烯后，得到的前驅(qū)體D的顏色為黑色，然后在煅燒后得到的產(chǎn)物為白色，并且XRD圖中沒有顯示有氧化石墨烯的存在，所以添加的抗燒結(jié)劑無殘留。

實施例2

40mg氧化石墨烯加入100mL去離子水中(濃度為0.4mg/mL)，在磁力攪拌下分散均勻；將2.0810g氯化鈣加入上述氧化石墨烯溶液中，在磁力攪拌下溶解，得到溶液A(氯化鈣濃度為0.1875mmol/mL)；將1.6507g磷酸氫二銨加入到100mL去離子水中(磷酸二氫銨與氯化鈣的摩爾比為2：3，磷酸氫二銨溶液的濃度為0.125mmol/mL)，在磁力攪拌下溶解，然后調(diào)整pH值為10，得到溶液B；將溶液A逐滴加入到溶液B中，磁力攪拌10分鐘，并保持溶液pH值為10，得到溶液C(此時氧化石墨烯的濃度0.2mg/ml，氯化鈣濃度為0.09375mmol/mL，磷酸氫二銨溶液的濃度為0.0652mmol/mL)；溶液C攪拌3h后，溶液C用去離子水和乙醇交替離心(9000轉(zhuǎn)/分，5分鐘)洗滌；產(chǎn)物在80℃干燥12小時，得前驅(qū)體D；然后將前驅(qū)體D放入瓷坩堝中，在馬弗爐中于750℃下煅燒1h(升溫速率為10℃/min)，直接取出放置在室溫自然冷卻，即得到β-TCP納米材料(β-磷酸三鈣納米材料)。圖2是產(chǎn)物的掃描電鏡照片，顯示所得產(chǎn)物為均勻分散的納米粒子，圖6是產(chǎn)物的XRD圖譜，與JCPDS卡片號：70-2065(Ca₃(PO₄)₂)對比，說明所得產(chǎn)物為β-TCP(β-磷酸三鈣納米材料)。

一開始加入氧化石墨烯后，得到的前驅(qū)體D的顏色為黑色，然后在煅燒后得到的產(chǎn)物為白色，并且XRD圖中沒有顯示有氧化石墨烯的存在，所以添加的抗燒結(jié)劑無殘留。

實施例3

40mg氧化石墨烯加入100mL去離子水中(濃度為0.4mg/mL)，在磁力攪拌下分散均勻；將0.5203g氯化鈣加入上述氧化石墨烯溶液中，在磁力攪拌下溶解，得到溶液A(氯化鈣濃度為0.04688mmol/mL)；將0.4127g磷酸氫二銨加入到100mL去離子水中(磷酸二氫銨與氯化鈣的摩爾比為2：3，磷酸氫二銨溶液的濃度為0.0313mmol/mL)，在磁力攪拌下溶解，然后調(diào)整pH值為10，得到溶液B；將溶液A逐滴加入到溶液B中，磁力攪拌10分鐘，并保持溶液pH值為10，得到溶液C(此時氧化石墨烯的濃度0.2mg/ml，氯化鈣濃度為0.02344mmol/mL，磷酸氫二銨溶液的濃度為0.01565mmol/mL)；溶液C用去離子水和乙醇交替離心(9000轉(zhuǎn)/分，5分鐘)洗滌；產(chǎn)物在80℃干燥12小時，得前驅(qū)體D；然后將前驅(qū)體D放入瓷坩堝中，在馬弗爐中于750℃下煅燒1h(升溫速率為10℃/min)，直接取出放置在室溫自然冷卻，即得到β-TCP納米材料(β-磷酸三鈣納米材料)。圖3是產(chǎn)物的掃描電鏡照片，顯示所得產(chǎn)物為均勻分散納米粒子，圖7是產(chǎn)物的XRD圖譜，與JCPDS卡片號：70-2065(Ca₃(PO₄)₂)對比，說明所得產(chǎn)物為β-TCP(β-磷酸三鈣納米材料)。

一開始加入氧化石墨烯后，得到的前驅(qū)體D的顏色為黑色，然后在煅燒后得到的產(chǎn)物為白色，并且XRD圖中沒有顯示有氧化石墨烯的存在，所以添加的抗燒結(jié)劑無殘留。

實施例4

80mg氧化石墨烯加入100mL去離子水中(濃度為0.8mg/mL)，在磁力攪拌下分散均勻；將2.0810g氯化鈣加入上述氧化石墨烯溶液中，在磁力攪拌下溶解，得到溶液A(氯化鈣濃度為0.1875mmol/mL)；將1.6507g磷酸氫二銨加入到100mL去離子水中(磷酸二氫銨與氯化鈣的摩爾比為2：3，磷酸氫二銨溶液的濃度為0.125mmol/mL)，在磁力攪拌下溶解，然后調(diào)整pH值為10，得到溶液B；將溶液A逐滴加入到溶液B中，磁力攪拌10分鐘，并保持溶液pH值為10，得到溶液C(此時氧化石墨烯的濃度0.4mg/ml，氯化鈣濃度為0.09375mmol/mL，磷酸氫二銨溶液的濃度為0.0652mmol/mL)；溶液C用去離子水和乙醇交替離心(9000轉(zhuǎn)/分，5分鐘)洗滌；產(chǎn)物在80℃干燥12小時，得前驅(qū)體D；然后將前驅(qū)體D放入瓷坩堝中，在馬弗爐中于750℃下煅燒1h(升溫速率為10℃/min)，直接取出放置在室溫自然冷卻，即得到β-TCP納米材料(β-磷酸三鈣納米材料)。圖4是產(chǎn)物的掃描電鏡照片，顯示所得產(chǎn)物為納米粒子，圖8是產(chǎn)物的XRD圖譜，與JCPDS卡片號：70-2065(Ca₃(PO₄)₂)對比，說明所得產(chǎn)物為β-TCP(β-磷酸三鈣納米材料)。

一開始加入氧化石墨烯后，得到的前驅(qū)體D的顏色為黑色，然后在煅燒后得到的產(chǎn)物為白色，并且XRD圖中沒有顯示有氧化石墨烯的存在，所以添加的抗燒結(jié)劑無殘留。

本發(fā)明各原料的上下限、區(qū)間取值，都能實現(xiàn)本發(fā)明，在此不一一列舉實施例。