[发明专利]一种中空六棱柱状羟基磷灰石晶体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种中空六棱柱状羟基磷灰石晶体的制备方法，属于陶瓷材料领域。 

背景技术

羟基磷灰石与人体硬组织，如骨和牙齿的无机成分相似，作为陶瓷材料在生物医用领域有广泛的应用价值，具体的应用包括骨缺损位置的填充材料、人造骨骼金属材料的表面涂层以及不受力位置的骨骼替代材料，此类材料的使用性能与羟基磷灰石晶体的结构有密切关系，因此研究人员开发了许多方法来制备羟基磷灰石晶体。在应用最广的化学沉淀法中，水热反应法是一种工艺简单、操作方便的方法，主要通过调控晶体在水热过程中的生核与长大行为来制备得到粒状、短棒状或纤维状羟基磷灰石晶体，可以作为吸附剂、催化剂和药物的载体以及复合材料的增强相使用。

虽然羟基磷灰石晶体的制备方法很多，但具有中空结构的羟基磷灰石晶体方面的专利资料较少。中国专利CN101172592A公开了利用水热过程中添加N,N-二甲基甲酰胺的方法制备得到羟基磷灰石微米管，内径450~550纳米，外径1000~1200纳米，长度为30~50微米。中国专利CN101786615 A公开了利用水热过程中添加有机胺的方法制备得到直径为20~80纳米，长1~20微米的羟基磷灰石纳米管。这两种方法所采用化学试剂有一定的毒性，较大的尺寸也研制了其在生物医学及其他工业上的应用。中国专利CN101428779A中公开了在反应溶液中加入乙二胺四乙酸二钠并调节pH值后采用水热反应的方法制备得到具有空心结构的羟基磷灰石，其中制备得到的纳米六棱柱状晶体是两端封闭的，限制了药物和催化剂等分子的装载过程。上述方法尚无法有效地调控羟基磷灰石尺寸、形貌和结构，而这些性质对晶体的物理化学性能，如表面吸附、催化以及与复合材料基体间结合强度等性能有显著的影响。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种中空六棱柱状羟基磷灰石晶体的制备方法，此方法具有所需的设备简易、选用的试剂安全并且可以有效调控晶体的结构等优点。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

1）配制含L-谷氨酸、磷酸氢二钠和氢氧化钠的水溶液，室温搅拌使其完全溶解后，再依次加入硝酸钇、硝酸钙和尿素；

2）将步骤1）的溶液搅拌均匀后转移到不锈钢高压釜中，装料率为90%，经两步水热反应后冷却至室温；

3）将步骤2）反应得到的反应产物经过滤、洗涤和干燥，制备得到中空六棱柱状羟基磷灰石晶体。

在制备过程中，由磷酸氢二钠提供磷酸氢根离子，由硝酸钙提供钙离子，由硝酸钇提供钇离子。通过改变钙离子与钇离子的总浓度与磷酸氢根离子浓度的比值、钇离子的浓度或水热反应的温度制备得到具有结构特点的中空六棱柱状羟基磷灰石晶体。其中通过改变磷酸氢二钠的浓度来调节钙离子与钇离子的总浓度与磷酸氢根离子浓度的比值；当改变钇离子的浓度时也相应改变钙离子的浓度以确保钙离子与钇离子的总浓度不变。

本发明的有益效果在于：制备晶体所需的装置简易，利用廉价易得的试剂作为反应物，生产成本低。所选用的化学试剂安全、毒性小，对环境污染少。通过工艺条件的选择可方便调控晶体的结构。 

附图说明

图1是本发明实施例1制备的中空六棱柱状羟基磷灰石晶体X射线粉末衍射图。

图2是本发明实施例1制备的中空六棱柱状羟基磷灰石晶体SEM扫描电子显微镜照片。

图3是本发明实施例2制备的中空六棱柱状羟基磷灰石晶体SEM扫描电子显微镜照片。

图4是本发明实施例3制备的中空六棱柱状羟基磷灰石晶体SEM扫描电子显微镜照片。

图5是本发明实施例4制备的中空六棱柱状羟基磷灰石晶体SEM扫描电子显微镜照片。 

具体实施方式

实施例1

1）配制含0.091摩尔每升L-谷氨酸、0.024摩尔每升磷酸氢二钠和0.039摩尔每升氢氧化钠的水溶液，室温搅拌使其完全溶解后，再依次加入硝酸钇、硝酸钙和尿素，使其浓度分别为0.004、0.022和0.056摩尔每升；

2）将步骤1）的溶液搅拌均匀后转移到不锈钢高压釜中，装料率为90%，在100oC下处理24小时再升温至160oC并处理24小时后冷却至室温；

3）将步骤2）得到的反应产物经过滤、洗涤和干燥，制备得到中空六棱柱状羟基磷灰石晶体。

产物经X射线粉末衍射鉴定为羟基磷灰石（见图1）。SEM扫描电子显微镜检测产品形貌（见图2）。

实施例2