[发明专利]一种三层核壳结构纳米颗粒及其一步法制备与应用

权利要求书

1.一种一步法制备三层核壳结构纳米颗粒的方法，其特征在于，所述方法为以钙源、磷源、纳米氧化锌和铜源作为微弧氧化电解液，以钛或钛合金作为阳极，以惰性电极作为阴极进行微弧氧化；所述铜源为乙二胺四乙酸铜钠或乙二胺四乙酸铜二铵；

利用弧光放电增强阳极表面的氧化反应，使阳极表面发生微孔放电效应，从而在阳极表面原位生成多孔陶瓷膜；所述纳米氧化锌在溶液中发生前置反应，吸附溶液中的钙源、磷源和铜源，形成含有Zn、O、Ca、P和Cu元素的内核；在电场作用下，Ca²⁺向阴极区移动，[Cu-EDTA]^2-和含磷元素的阴离子向阳极区移动，在吸脱附的作用下，纳米氧化锌颗粒会吸附于阳极表面，并在阳极氧化的作用下，纳米氧化锌颗粒外层形成TiO₂，即形成含有Ti、O、P和Cu元素的外壳，以及含有P和Cu元素的中层，得到三层壳结构纳米颗粒。

2.如权利要求1所述的一步法制备三层核壳结构纳米颗粒的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)配制微弧氧化溶液，所述微弧氧化电解液含有钙源、磷源、纳米氧化锌和铜源；所述铜源为乙二胺四乙酸铜钠或乙二胺四乙酸铜二铵；

(2)以步骤(1)配制的微弧氧化溶液作为电解液，以钛或钛合金作为阳极，以惰性电极作为阴极进行微弧氧化；在阳极表面原位生成一层多孔陶瓷膜，该陶瓷膜层表面附着白色纳米颗粒物；

(3)取出包覆陶瓷膜层的阳极，将该陶瓷膜层表面的白色纳米颗粒物刮下，即得到三层核壳结构纳米颗粒。

3.如权利要求1所述的一步法制备三层核壳结构纳米颗粒的方法，其特征在于，所述微弧氧化的参数为工作电压为300-700V，工作频率为100-600Hz，电流密度为0.05-0.50A/cm²，占空比为10～50％，处理时间为5～30min，反应温度为0～40℃。

4.如权利要求1所述的一步法制备三层核壳结构纳米颗粒的方法，其特征在于，所述钛合金为TA1、TA2、TA3、Ti-6Al-4V、Ti-Ni、Ti-2Al-2.5Zr、Ti-32Mo、Ti-Mo-Ni或Ti-Pd。

5.如权利要求1所述的一步法制备三层核壳结构纳米颗粒的方法，其特征在于，所述钙源为氯化钙或醋酸钙，所述微弧氧化电解液中钙源的浓度为10-20g/L；

所述磷源为磷酸二氢钠或磷酸二氢钾，所述微弧氧化电解液中磷源的浓度为5-10g/L；

所述微弧氧化电解液中铜源的浓度为2-30g/L。

6.如权利要求1所述的一步法制备三层核壳结构纳米颗粒的方法，其特征在于，所述微弧氧化电解液中纳米氧化锌的浓度为2-50g/L。

7.如权利要求1所述的一步法制备三层核壳结构纳米颗粒的方法，其特征在于，所述惰性电极为铂片、石墨或不锈钢；所述阳极和阴极的距离为1-13cm。

8.如权利要求1-7任一所述方法制备得到的三层核壳结构纳米颗粒。

9.如权利要求8所述的三层核壳结构纳米颗粒，其特征在于，所述核壳结构纳米颗粒外壳的主要组成元素为Ti、O、P和Cu，中层主要组成元素为P和Cu，内核的主要组成元素为Zn、O、Ca、P和Cu。

10.如权利要求8或9所述的三层核壳结构纳米颗粒作为成骨材料的应用。