[发明专利]一种结合微波与气相扩散制备介孔羟基磷灰石的方法

说明书

本发明涉及一种结合了微波与气相扩散制备介孔羟基磷灰石纳米颗粒的方法。其步骤如下：首先将可溶性钙盐与可溶性磷酸盐添加到水中形成混合液，使用酸将上述混合液的pH调至酸性；随后将该酸性溶液移入微波反应器中进行微波加热，在加热过程中使氨气向反应液进行扩散，进而参与反应；最后将沉淀收集即为具有介孔结构的羟基磷灰石纳米颗粒。该方法绿色经济，所用原料均为常见化学原料，且在合成介孔羟基磷灰石纳米颗粒时无需添加乳化剂或者模板剂。所得介孔羟基磷灰石纳米颗粒具有较高的比表面积，可以作为理想的吸附材料。

技术领域

本发明属于材料学领域，更具体地，本发明涉及一种新型的结合微波与气相扩散制备介孔羟基磷灰石纳米粒子的方法。

背景技术

羟基磷灰石(Hydroxyapatite，简称HA)，其化学式为Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂,是脊椎动物体内骨和齿的主要无机成分。其具有良好的生物相容性，生物活性及骨传导性能。其植入体内后，羟基磷灰石会逐渐被机体组织吸收，并与人体骨骼组织进行化学结合，最后部分或全部被人体组织吸收和取代。故而羟基磷灰石是一类理想的生物陶瓷材料，被广泛应用于组织工程，骨缺损填充，药物输运，基因转染，血液净化等领域。此外由于羟基磷灰石中钙离子易于被Fe²⁺,Mn²⁺,Pb²⁺,Cd²⁺,Zn²⁺,Hg²⁺,Ba²⁺,Cr⁶⁺置换，磷酸根离子易于被AsO₄^3-,VO₄^3-,CrO₄^2-等络阴离子基团取代，氢氧根离子可以被F^-,Cl^-等阴离子替代。这种广泛替换的特点使它在处理含有各类离子废水时具有广谱性和开放性，具有高效，价廉，不易产生二次污染的优点，尤其是对处理铅、铬、镉、汞等重金属离子效果显著。但是常用的羟基磷灰石的比表面积较低，缺少空隙结构，对于生物医药中的药物、功能分子及污水处理中的各类离子吸附能力还有提高的空间。

提高羟基磷灰石的比表面积和吸附能力的一种常用途径就是构建介孔羟基磷灰石。介孔材料是一类孔径在2-50nm的材料，由于其具有较大的比表面积和孔容，使其在催化，吸附，药物传递等领域具有广阔的应用潜力。发展新的简单绿色经济的具有介孔结构的羟基磷灰石的制备方法具有重要的研究和商业价值。目前对于具有介孔结构的羟基磷灰石的制备，国内外主要是通过模板法或者乳化法来获得。例如CN104192817A公开了一种采用三嵌段共聚物聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(F127)作为模板来制备介孔羟基磷灰石的方法。而CN101759170A公开了一种采用十二烷基磺酸钠(CTAB)为模板制备介孔羟基磷灰石的方法。Ceramics International,2015,41(9),10624-10633则发表了使用F127,CTAB或者聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物(P123)三种模板剂可以调控介孔羟基磷灰石孔径的报道。CN104355297A公开了一种在水中添加了表面活性剂，油相，助表面活性剂，钙盐，磷盐形成乳浊液后将沉淀的羟基磷灰石收集煅烧来制备介孔羟基磷灰石的方法。但是模板法或者乳化法所使用的原料可能具有一定的毒性，其残留会污染介孔羟基磷灰石的纯度，且在高温煅烧的过程中可能会导致颗粒团聚。这些都增加了工艺的复杂性和生产成本，并可能会造成环境污染。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种简单、绿色、经济的具有介孔结构的羟基磷灰石的制备方法。

具体制备工艺为：

(1)将在沸水或pH为酸性的条件下可溶的钙盐与磷酸盐添加到水中形成混合液，并使用稀盐酸或稀硝酸将所得混合液的pH调至酸性。