一種羥基磷灰石納米材料的合成方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種羥基磷灰石納米材料的制備方法，該方法包括以下步驟：1）將谷氨酸加入至氯化鈣水溶液中得到混合溶液，其中谷氨酸和氯化鈣的摩爾比為0-4:1，氯化鈣溶液的濃度為0.25摩爾/升；2）將尿素加入至三聚磷酸鈉水溶液中得到混合溶液，其中三聚磷酸鈉與氯化鈣的摩爾比為1-10:5，尿素與氯化鈣摩爾比為0-5:1，三聚磷酸鈉水溶液的濃度為0.05-0.5摩爾/升；3）將步驟1）所得混合溶液緩慢滴加到步驟2）所得混合溶液中，攪拌后轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜，然后將反應(yīng)釜置于烘箱中在180℃下反應(yīng)10小時(shí)，將所得產(chǎn)物離心、洗滌、干燥即得到所述羥基磷灰石納米材料。本發(fā)明具有簡(jiǎn)單、低成本、污染少的特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種羥基磷灰石納米材料的合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米材料領(lǐng)域，尤其涉及一種羥基磷灰石納米材料的合成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]羥基磷灰石是人類及其它的脊椎動(dòng)物骨骼的主要成分，具有良好的生物相容性以及骨傳導(dǎo)特性，能夠與人骨產(chǎn)生化學(xué)結(jié)合，在體液中降解為人骨提供生長(zhǎng)所需的鈣磷離子。納米羥基磷灰石材料具有更高的比表面積，使其在生物材料等眾多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。
[0003]簡(jiǎn)單、低成本、可控合成不同形貌的羥基磷灰石納米材料對(duì)于其性能研究和應(yīng)用開(kāi)發(fā)具有重要意義。因此，如何能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的方法合成不同形貌的羥基磷灰石對(duì)于其實(shí)際應(yīng)用具有很重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種簡(jiǎn)單、低成本、無(wú)污染、形貌可控的羥基磷灰石納米材料的合成方法。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0006]—種羥基磷灰石納米材料的合成方法，其特征在于，所述羥基磷灰石納米材料的組成為Caltl(PO4)6(OH)2，其由如下步驟制得:
[0007]I)將谷氨酸加入至氯化鈣水溶液中得到混合溶液，其中谷氨酸和氯化鈣的摩爾比為0-4:1，氯化鈣溶液的濃度為0.25摩爾/升；
[0008]2)將尿素加入至三聚磷酸鈉水溶液中得到混合溶液，其中三聚磷酸鈉與氯化鈣的摩爾比為1-10:5,尿素與氯化鈣摩爾比為0-5:1,三聚磷酸鈉水溶液的濃度為0.05-0.5摩爾/升；
[0009]3)將步驟I)所得混合溶液緩慢滴加到步驟2)所得混合溶液中，攪拌后轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜，然后將反應(yīng)釜置于烘箱中在180°C下反應(yīng)10小時(shí)，將所得產(chǎn)物離心、洗滌、干燥即得到所述羥基磷灰石納米材料。
[0010]上述方案中，所述步驟3)中的烘箱為鼓風(fēng)干燥箱，反應(yīng)釜為聚四氟乙烯內(nèi)襯的高
溫高壓反應(yīng)爸。
[0011]上述方案中，所述步驟3)中的離心洗滌步驟是利用水和乙醇交替離心洗滌，干燥溫度為60°C，干燥時(shí)間為4小時(shí)。
[0012]上述方案中，所述步驟I)中谷氨酸與氯化鈣的摩爾比為0:1 ;所述步驟2)中三聚磷酸鈉與氯化鈣的摩爾比為1:5 ;尿素與氯化鈣的摩爾比為5:1 ;三聚磷酸鈉水溶液的濃度為0.05摩爾/升。
[0013]上述方案中，所述步驟I)中谷氨酸與氯化鈣的摩爾比為0:1 ;所述步驟2)中三聚磷酸鈉與氯化鈣的摩爾比為10:5 ;尿素與氯化鈣的摩爾比為5:1 ;三聚磷酸鈉水溶液的濃度為0.5摩爾/升。
[0014]上述方案中，所述步驟I)中谷氨酸與氯化鈣的摩爾比為0:1 ;所述步驟2)中三聚磷酸鈉與氯化鈣的摩爾比為10:5 ;尿素與氯化鈣的摩爾比為0:1 ;三聚磷酸鈉水溶液的濃度為0.5摩爾/升。
[0015]上述方案中，所述步驟I)中谷氨酸與氯化鈣的摩爾比為1:1 ;所述步驟2)中三聚磷酸鈉與氯化鈣的摩爾比為1:5 ;尿素與氯化鈣的摩爾比為5:1 ;三聚磷酸鈉水溶液的濃度為0.05摩爾/升。
[0016]上述方案中，所述步驟I)中谷氨酸與氯化鈣的摩爾比為1:1 ;所述步驟2)中三聚磷酸鈉與氯化鈣的摩爾比為10:5 ;尿素與氯化鈣的摩爾比為0:1 ;三聚磷酸鈉水溶液的濃度為0.5摩爾/升。
[0017]上述方案中，所述步驟I)中谷氨酸與氯化鈣的摩爾比為4:1 ;所述步驟2)中三聚磷酸鈉與氯化鈣的摩爾比為10:5 ;尿素與氯化鈣的摩爾比為5:1 ;三聚磷酸鈉水溶液的濃度為0.5摩爾/升。
[0018]上述方案中，所述步驟I)中谷氨酸與氯化鈣的摩爾比為4:1 ;所述步驟2)中三聚磷酸鈉與氯化鈣的摩爾比為1:5 ;尿素與氯化鈣的摩爾比為5:1 ;三聚磷酸鈉水溶液的濃度為0.05摩爾/升。
[0019]本發(fā)明所述的形貌可控是指納米粒子、納米纖維、微球或棱柱。
[0020]本發(fā)明的有益效果是:在簡(jiǎn)單的反應(yīng)體系中，通過(guò)改變反應(yīng)物的比例，實(shí)現(xiàn)了不同形貌羥基磷灰石的可控合成。本發(fā)明方法所用試劑常用，價(jià)格便宜；合成步驟簡(jiǎn)單；產(chǎn)物形貌可控，分散性良好。所合成的不同形貌羥基磷灰石納米材料可用于人工骨材料、載藥材料、醫(yī)藥和功能性牙膏等各個(gè)領(lǐng)域。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是實(shí)施例1得到產(chǎn)物的掃描電鏡照片。
[0022]圖2是實(shí)施例2得到產(chǎn)物的掃描電鏡照片。
[0023]圖3是實(shí)施例3得到產(chǎn)物的掃描電鏡照片。
[0024]圖4是實(shí)施例4得到產(chǎn)物的掃描電鏡照片。
[0025]圖5是實(shí)施例4得到產(chǎn)物的掃描電鏡照片。
[0026]圖6是實(shí)施例5得到產(chǎn)物的掃描電鏡照片。
[0027]圖7是實(shí)施例6得到產(chǎn)物的掃描電鏡照片。
[0028]圖8是實(shí)施例7得到產(chǎn)物的掃描電鏡照片。
[0029]圖9是實(shí)施例1得到產(chǎn)物的XRD圖譜。
[0030]圖10是實(shí)施例2得到產(chǎn)物的XRD圖譜。
[0031]圖11是實(shí)施例3得到產(chǎn)物的XRD圖譜。
[0032]圖12是實(shí)施例4得到產(chǎn)物的XRD圖譜。
[0033]圖13是實(shí)施例5得到產(chǎn)物的XRD圖譜。
[0034]圖14是實(shí)施例6得到產(chǎn)物的XRD圖譜。
[0035]圖15是實(shí)施例7得到產(chǎn)物的XRD圖譜。
【具體實(shí)施方式】
[0036]為更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖進(jìn)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(shí)施例。
[0037]實(shí)施例1
[0038]0.5549g氯化鈣加入20mL去離子水中，在磁力攪拌下溶解，得到氯化鈣溶液；將
0.3679g三聚磷酸鈉加入到20mL去離子水中，在磁力攪拌下溶解；將1.5012g尿素加入上述三聚磷酸鈉溶液中，在磁力攪拌下溶解，得到混合溶液A ;將氯化鈣溶液逐滴加入到混合溶液A中，磁力攪拌十分鐘，得到混合溶液B ;混合溶液B轉(zhuǎn)入50mL的反應(yīng)釜中，于180°C反應(yīng)10小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)釜自然冷卻到室溫，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60°C干燥4小時(shí)，得到羥基磷灰石納米顆粒。圖1是得到產(chǎn)物的掃描電鏡照片，顯示所得的產(chǎn)物為均勻分散的納米顆粒，圖9是產(chǎn)物的XRD圖譜，與JCPDS卡片號(hào):74-0565 (Caltl(PO4)6(OH)2)對(duì)比，說(shuō)明所得的產(chǎn)物為羥基磷灰石。
[0039]實(shí)施例2
[0040]0.5549g氯化鈣加入20mL去離子水中，在磁力攪拌下溶解，得到氯化鈣溶液；將
3.6786g三聚磷酸鈉加入到20mL去離子水中，在磁力攪拌下溶解；將1.5012g尿素加入上述三聚磷酸鈉溶液中，在磁力攪拌下溶解，得到混合溶液A ;將氯化鈣溶液逐滴加入到混合溶液A中，磁力攪拌十分鐘，得到混合溶液B ;混合溶液B轉(zhuǎn)入50mL的反應(yīng)釜中，于180°C反應(yīng)10小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)釜自然冷卻到室溫，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60°C干燥4小時(shí)，得到羥基磷灰石納米顆粒。圖2是得到產(chǎn)物的掃描電鏡照片，顯示所得的產(chǎn)物為均勻分散的納米顆粒，圖10是產(chǎn)物的XRD圖譜，與JCPDS卡片號(hào):74-0565 (Caltl(PO4)6(OH)2)對(duì)比，說(shuō)明所得的產(chǎn)物為羥基磷灰石。
[0041]實(shí)施例3
[0042]0.5549g氯化鈣加入20mL去離子水中，在磁力攪拌下溶解，得到氯化鈣溶液；將
3.6786g三聚磷酸鈉加入到20mL去離子水中，在磁力攪拌下溶解，得到三聚磷酸鈉溶液；將氯化鈣溶液逐滴加入到三聚磷酸鈉溶液中，磁力攪拌十分鐘，得到混合溶液A ;混合溶液A轉(zhuǎn)入溶劑為50mL的反應(yīng)釜中，于180°C反應(yīng)10小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)釜自然冷卻到室溫，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60°C干燥4小時(shí)，得到羥基磷灰石納米纖維。圖3是得到產(chǎn)物的掃描電鏡照片，顯示所得的產(chǎn)物為納米纖維，圖11是產(chǎn)物的XRD圖譜，與JCPDS卡片號(hào):74-0565 (Ca10(PO4)6(OH)2)對(duì)比，說(shuō)明所得的產(chǎn)物為羥基磷灰石。
[0043]實(shí)施例4
[0044]0.5549g氯化鈣加入20mL去離子水中，在磁力攪拌下溶解；將0.7356g谷氨酸加入上述氯化鈣溶液中，在磁力攪拌下加熱溶解，得到混合溶液A ;將0.3679g三聚磷酸鈉加入到20mL去離子水中，在磁力攪拌下溶解；將1.5012g尿素加入上述三聚磷酸鈉溶液中，在磁力攪拌下溶解，得到混合溶液B ;將混合溶液A逐滴加入到混合溶液B中，磁力攪拌十分鐘，得到混合溶液C ;混合溶液C轉(zhuǎn)入50mL的反應(yīng)釜中，于180°C反應(yīng)10小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)釜自然冷卻到室溫，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60°C干燥4小時(shí)，得到羥基磷灰石納米顆粒。圖4以及圖5是得到產(chǎn)物的掃描電鏡照片，顯示所得的產(chǎn)物為納米顆粒以及由納米顆粒組裝成的微球，圖12是產(chǎn)物的XRD圖譜，與JCPDS卡片號(hào):74-0565 (Caltl(PO4)6(OH)2)對(duì)比，說(shuō)明所得的產(chǎn)物為羥基磷灰石。
[0045]實(shí)施例5[0046]0.5549g氯化鈣加入20mL去離子水中，在磁力攪拌下溶解；將0.7356g谷氨酸加入上述氯化鈣溶液中，在磁力攪拌下加熱溶解，得到混合溶液A ;將3.6786g三聚磷酸鈉加入到20mL去離子水中，在磁力攪拌下溶解，得到三聚磷酸鈉溶液；將混合溶液A逐滴加入到三聚磷酸鈉溶液中，磁力攪拌十分鐘，得到混合溶液B ;混合溶液B轉(zhuǎn)入溶劑為50mL的反應(yīng)釜中，于180°C反應(yīng)10小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)釜自然冷卻到室溫，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60°C干燥4小時(shí)，得到羥基磷灰石納米顆粒。圖6是得到產(chǎn)物的掃描電鏡照片，顯示所得的產(chǎn)物為均勻分散的納米纖維，圖13是產(chǎn)物的XRD圖譜，與JCPDS卡片號(hào):74-0565 (Ca10(PO4)6(OH)2)對(duì)比，說(shuō)明所得的產(chǎn)物為羥基磷灰石。
[0047]實(shí)施例6
[0048]0.5549g氯化鈣加入20mL去離子水中，在磁力攪拌下溶解；將2.9426g谷氨酸加入上述氯化鈣溶液中，在磁力攪拌下加熱溶解，得到混合溶液A ;將3.6786g三聚磷酸鈉加入到20mL去離子水中，在磁力攪拌下溶解；將1.5012g尿素加入上述三聚磷酸鈉溶液中，在磁力攪拌下溶解，得到混合溶液B ;將混合溶液A逐滴加入到混合溶液B中，磁力攪拌十分鐘，得到混合溶液C ;混合溶液C轉(zhuǎn)入50mL的反應(yīng)釜中，于180°C反應(yīng)10小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)釜自然冷卻到室溫，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60°C干燥4小時(shí)，得到羥基磷灰石微粒。圖7是得到產(chǎn)物的掃描電鏡照片，顯示所得的產(chǎn)物為聚集成束的羥基磷灰石棱柱，圖14是產(chǎn)物的XRD圖譜，與JCPDS卡片號(hào):74-0565(Ca10 (PO4) 6 (OH) 2)對(duì)比，說(shuō)明所得的產(chǎn)物為羥基磷灰石。
[0049]實(shí)施例7
[0050]0.5549g氯化鈣加入20mL去離子水中，在磁力攪拌下溶解；將2.9426g谷氨酸加入上述氯化鈣溶液中，在磁力攪拌下加熱溶解，得到混合溶液A ;將0.3679g三聚磷酸鈉加入到20mL去離子水中，在磁力攪拌下溶解；將1.5012g尿素加入上述三聚磷酸鈉溶液中，在磁力攪拌下溶解，得到混合溶液B ;將混合溶液A逐滴加入到混合溶液B中，磁力攪拌十分鐘，得到混合溶液C ;混合溶液C轉(zhuǎn)入50mL的反應(yīng)釜中，于180°C反應(yīng)10小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)釜自然冷卻 到室溫，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60°C干燥4小時(shí)，得到羥基磷灰石微球和棱柱。圖8是得到產(chǎn)物的掃描電鏡照片，顯示所得的產(chǎn)物為羥基磷灰石微球和棱柱，圖15是產(chǎn)物的XRD圖譜，與JCPDS卡片號(hào):74-0565(Ca10 (PO4) 6 (OH) 2)對(duì)比，說(shuō)明所得的產(chǎn)物為羥基磷灰石。
【權(quán)利要求】
1.一種羥基磷灰石納米材料的合成方法，其特征在于，所述羥基磷灰石納米材料的組成為Caltl(PO4)6(OH)2，其由如下步驟制得: 1)將谷氨酸加入至氯化鈣水溶液中得到混合溶液，其中谷氨酸和氯化鈣的摩爾比為0-4:1，氯化鈣溶液的濃度為0.25摩爾/升； 2)將尿素加入至三聚磷酸鈉水溶液中得到混合溶液，其中三聚磷酸鈉與氯化鈣的摩爾比為1-10:5,尿素與氯化鈣摩爾比為0-5:1,三聚磷酸鈉水溶液的濃度為0.05-0.5摩爾/升; 3)將步驟I)所得混合溶液緩慢滴加到步驟2)所得混合溶液中，攪拌后轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜，然后將反應(yīng)釜置于烘箱中在180°C下反應(yīng)10小時(shí)，將所得產(chǎn)物離心、洗滌、干燥即得到所述羥基磷灰石納米材料。
2.如權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述步驟3)中的烘箱為鼓風(fēng)干燥箱，反應(yīng)釜為聚四氟乙烯內(nèi)襯的高溫高壓反應(yīng)釜。
3.如權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述步驟3)中的離心洗滌步驟是利用水和乙醇交替離心洗滌，干燥溫度為60°C，干燥時(shí)間為4小時(shí)。
4.如權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述步驟I)中谷氨酸與氯化鈣的摩爾比為0:1 ;所述步驟2)中三聚磷酸鈉與氯化鈣的摩爾比為1:5 ;尿素與氯化鈣的摩爾比為5:1 ;三聚磷酸鈉水溶液的濃度為0.05摩爾/升。
5.如權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述步驟I)中谷氨酸與氯化鈣的摩爾比為0:1 ;所述步驟2)中三聚磷酸鈉與氯化鈣的摩爾比為10:5 ;尿素與氯化鈣的摩爾比為5:1 ;三聚磷酸鈉水溶液的濃度為0.5摩爾/升。
6.如權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述步驟I)中谷氨酸與氯化鈣的摩爾比為0:1 ;所述步驟2)中三聚磷酸鈉與氯化鈣的摩爾比為10:5 ;尿素與氯化鈣的摩爾比為0:1 ;三聚磷酸鈉水溶液的濃度為0.5摩爾/升。
7.如權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述步驟I)中谷氨酸與氯化鈣的摩爾比為1:1 ;所述步驟2)中三聚磷酸鈉與氯化鈣的摩爾比為1:5 ;尿素與氯化鈣的摩爾比為5:1 ;三聚磷酸鈉水溶液的濃度為0.05摩爾/升。
8.如權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述步驟I)中谷氨酸與氯化鈣的摩爾比為1:1 ;所述步驟2)中三聚磷酸鈉與氯化鈣的摩爾比為10:5 ;尿素與氯化鈣的摩爾比為0:1 ;三聚磷酸鈉水溶液的濃度為0.5摩爾/升。
9.如權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述步驟I)中谷氨酸與氯化鈣的摩爾比為4:1 ;所述步驟2)中三聚磷酸鈉與氯化鈣的摩爾比為10:5 ;尿素與氯化鈣的摩爾比為5:1 ;三聚磷酸鈉水溶液的濃度為0.5摩爾/升。
10.如權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述步驟I)中谷氨酸與氯化鈣的摩爾比為4:1 ;所述步驟2)中三聚磷酸鈉與氯化鈣的摩爾比為1:5 ;尿素與氯化鈣的摩爾比為5:1 ;三聚磷酸鈉水溶液的濃度為0.05摩爾/升。
【文檔編號(hào)】B82Y40/00GK103896233SQ201410128802
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年4月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月1日
【發(fā)明者】吳慶知, 楊雨詩(shī), 李世普 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)