[发明专利]一种棒状β-磷酸三钙纳米晶体的制备方法

说明书

本发明一种棒状β‑磷酸三钙纳米晶体的制备方法，以氢氧化钙和十二水磷酸钠为反应原料，采用水热法制备棒状β‑磷酸三钙纳米晶体。在水热反应釜中，依次加入氢氧化钙、十二水磷酸钠和水，混合均匀。从室温开始升至目标控制温度，保温反应6 h～8 h。冷却至室温，过滤，蒸馏水洗涤；产物于105℃干燥、800℃热处理后获得棒状β‑磷酸三钙纳米晶体。棒状β‑磷酸三钙纳米晶体的直径为20 nm～40 nm，长度为200 nm～400 nm，纯度≥99%，产率为97%～99%。本发明制备方法具有绿色环保、操作简便、流程短、工艺稳定性高、分散性能好、直径细、长径比大、纯度高、产率高、成本低等特点。

技术领域

本发明涉及一种棒状β-磷酸三钙纳米晶体的制备方法，特别是涉及一种以氢氧化钙和十二水磷酸钠为反应原料，水热法制备棒状β-磷酸三钙纳米晶体的方法。本发明具体技术领域为棒状β-磷酸三钙纳米晶体的制备。

背景技术

钙的磷酸盐包括磷酸三钙Ca₃(PO₄)₂（通常简称磷酸钙）、偏磷酸钙CaP₂O₆、羟基磷酸钙Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂（又名碱式磷酸钙、羟基磷灰石或羟磷灰石）和卤磷酸钙Ca₁₀(PO₄)₆(F orCl)₂等。不难看出，钙的磷酸盐是一类组成复杂的物质。

众所周知，纳米材料是一种具有特殊性能和用途的功能材料，磷酸三钙纳米晶体也不例外。磷酸三钙纳米晶体在建筑、催化、吸附、医药等领域存在潜在的特殊用途。就钙的磷酸盐纳米材料制备而言，报道较多是有关羟基磷酸钙纳米材料的制备，有关磷酸三钙纳米材料的制备报道较少。在有关磷酸三钙纳米材料制备的报道中，绝大多数是制备粉末状磷酸三钙纳米材料的方法，涉及棒状磷酸三钙纳米材料的制备鲜见报道。原因是钙离子与磷酸根离子反应易形成组成复杂的胶体沉淀而获得无定形粉末，而不易形成晶体沉淀。因此，制备纯度高的棒状磷酸三钙晶体，特别是制备纯度高、直径细且长径比大的棒状磷酸三钙晶体，技术上的难度大。

目前，制备磷酸三钙纳米晶体过程中遇到的技术困难之一是团聚。为了克服磷酸三钙粒子的团聚，通常采用特定的制备方法，以及在洗涤过程中使用无水乙醇、丙酮进行洗涤等以防止团聚。显然，使用有机试剂的话，一是制备成本高，二是必然产生有机物污染，三是易燃易爆有机物（比如乙醇）发生火灾等事故的风险大。

本发明针对现有β-磷酸三钙纳米晶体中存在绿色程度低（使用有机试剂，比如乙醇胺、乙醇等）、直径不够细（直径为80 nm～90 nm）、长径比小（长径比为15～30∶8～9）、成本高（使用乙醇胺、乙醇、氨水等辅助试剂）等不足，提出一种绿色环保、操作简便、流程短、工艺稳定性高、分散性能好、直径细、长径比大、纯度高、产率高、成本低的磷酸三钙纳米晶体的制备方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有β-磷酸三钙纳米晶体中存在绿色程度低、直径不够细、长径比小、成本高等不足，提出一种绿色环保、作业环境好、操作简便、流程短、工艺稳定性高、分散性能好、直径细、长径比大、纯度高、产率高、成本低的棒状β-磷酸三钙纳米晶体的制备方法。

本发明一种棒状β-磷酸三钙纳米晶体的制备方法，以氢氧化钙和十二水磷酸钠为反应原料，水热法制备棒状β-磷酸三钙纳米晶体，制备方法具体如下：

按照质量比氢氧化钙∶十二水磷酸钠∶蒸馏水=1∶5.5～6.2∶42～ 50，依次将氢氧化钙、十二水磷酸钠和水加入至水热反应釜中，混合均匀。从室温开始升至160℃～180℃，保温反应6 h～8 h。冷却至室温，过滤，用蒸馏水洗涤3次。产物于105℃干燥 1 h，800℃热处理 1 h；冷却至室温，获得棒状β-磷酸三钙纳米晶体。棒状β-磷酸三钙纳米晶体的直径为20 nm～40 nm，长度为200 nm～400 nm，纯度≥99%，产率为97%～99%。