[发明专利]稀土钇离子掺杂磷酸四钙的制备工艺

说明书

技术领域

本发明属于医药生物材料技术领域，具体涉及稀土钇离子掺杂磷酸四钙的制备工艺。

背景技术

磷酸四钙（Ca₄(PO₄)₂O，TTCP）是制备磷酸钙生物骨水泥的主要的水化反应活性成分，其最常用、经典的制备方法为固相法，即以碳酸钙和磷酸氢钙为原料，在高温1500-1550℃下反应，由于TTCP是热力学不稳相，室温下容易产生游离氧化钙（f-CaO）和羟基磷灰石（HA），从而降低了TTCP的品质。为减少游离氧化钙的含量，抑制生成HA，需要二次烧结和急冷操作，由此增加了工艺难度和生产成本。

发明内容

本发明为克服现有技术的不足而提供了一种稀土钇离子掺杂磷酸四钙的制备工艺，该制备工艺通过在制备磷酸四钙原料体系中引入稀土金属化合物硝酸钇，进而提高了磷酸四钙的稳定性。

本发明的技术方案为：稀土钇离子掺杂磷酸四钙的制备工艺，其特征在于具体步骤如下：将磷酸氢钙与分析纯碳酸钙按照摩尔比1:2进行混合，加入磷酸氢钙与分析纯碳酸钙总质量0.6%-2.5%的硝酸钇在球磨机上以水为介质球磨6h，然后在干燥箱中于80℃温度干燥2h，再将混合料移至高温炉中以250℃/h的升温速率升温至1350-1500℃，保温1-6h后随炉降温冷却即制得稀土钇离子掺杂磷酸四钙。

本发明通过在制备磷酸四钙原料体系中引入稀土金属化合物硝酸钇，合成温度下硝酸钇分解为氧化钇，氧化钇（Y₂O₃）作为一种离子掺杂剂，有助于提高离子扩散速度，降低合成磷酸四钙的温度，并通过微量Y³⁺取代Ca²⁺达到稳定磷酸四钙相，抑制磷酸四钙向游离氧化钙（f-CaO）和羟基磷灰石（HA）的转化的目的，实现一次烧成并且不需要急冷的操作，降低了工艺难度和生产成本。

附图说明

图1是本发明实施例1-3制得的样品的XRD图谱。

附图说明：1、稀土钇离子掺杂磷酸四钙1380℃随炉降温冷却，2、磷酸四钙1380℃急冷，3、磷酸四钙1380℃随炉降温冷却。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

将磷酸氢钙与分析纯碳酸钙按照摩尔比1:2进行混合在球磨机上以水为介质球磨6h，然后在干燥箱中于80℃温度干燥2h，再将混合料移至高温炉中以250℃/h的升温速率升温至1380℃，保温4h后将样品直接从炉膛中取出急冷即制得磷酸四钙。

实施例2

将磷酸氢钙与分析纯碳酸钙按照摩尔比1:2进行混合在球磨机上以水为介质球磨6h，然后在干燥箱中于80℃温度干燥2h，再将混合料移至高温炉中以250℃/h的升温速率升温至1380℃，保温4h后在炉膛中随炉降温冷却即制得磷酸四钙。

实施例3

将磷酸氢钙与分析纯碳酸钙按照摩尔比1:2进行混合，加入磷酸氢钙与分析纯碳酸钙总质量1.2%的硝酸钇在球磨机上以水为介质球磨6h，然后在干燥箱中于80℃温度干燥2h，再将混合料移至高温炉中以250℃/h的升温速率升温至1380℃，保温4h后在炉膛中随炉降温冷却即制得稀土钇离子掺杂磷酸四钙。

对在1380℃温度下煅烧4h的产品XRD分析结果表明：掺硝酸钇1.2wt%的TTCP样品中，主要晶相为TTCP，几乎观察不到氧化钙(CaO)和HA的衍射峰，而没有掺硝酸钇的样品中明显出现了氧化钙(CaO)和HA的衍射峰。

实验结果表明：1380℃温度下保温4h， 硝酸钇的加入有效地降低了产品中f-CaO的含量，硝酸钇的掺量在0.0-2.5wt%，样品中f-CaO的含量10.0-0.2wt%，硝酸钇的掺量在1.2wt%以上，f-CaO的含量在0.25wt%以下，降低较为显著。

实施例4

将磷酸氢钙与分析纯碳酸钙按照摩尔比1:2进行混合，加入磷酸氢钙与分析纯碳酸钙总质量0.6%的硝酸钇在球磨机上以水为介质球磨6h，然后在干燥箱中于80℃温度干燥2h，再将混合料移至高温炉中以250℃/h的升温速率升温至1350℃，保温6h后在炉膛中随炉降温冷却即制得稀土钇离子掺杂磷酸四钙。

实施例5