[发明专利]一种球状纳米羟基磷灰石材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种球状纳米羟基磷灰石材料的制备方法。

背景技术

羟基磷灰石是人体骨骼和牙齿的主要无机成分，具有优良的生物相容性和生物活性，已广泛用于牙科、骨科、整形外科等临床手术中。此外由于羟基磷灰石独特的化学组成和晶体结构，赋予其很多优异的性能。羟基磷灰石晶格中两种位置Ca²⁺的价键与半径不同，对各种半径的二价金属阳离子有着广泛的容纳性，二价阳离子的进入将产生位置选择性而形成有序的超结构。因此，可以将羟基磷灰石开发成一种优质的无机离子晶格吸附与交换材料，用于废水治理和有价值元素的回收。

羟基磷灰石的合成有各种方法，通常分为2大类：干法合成和湿法合成。干法合成包括机械化学合成法和微波固相合成法。在湿法合成中包括水热合成法、沉淀法、微乳液法和溶胶凝胶法等，纳米羟基磷灰石通常采用湿法合成。羟基磷灰石的形貌有很多种，可以是针状、球状、棒状、片状等。形貌受溶液pH值、温度、溶剂和物质本身结晶习性等诸多因素的影响。形貌不同的羟基磷灰石晶体所具有的表面特性、结晶过程以及生物活性等性能是不同的，使其应用开发的途径也不同。

水溶液中球状羟基磷灰石的制备较少见报道，王德平等(功能材料，2003，4(34)：476-478)以硝酸钙和磷酸氢二铵为先驱体，通过简易的湿法合成制备了纳米级的羟基磷灰石球状晶体。此法是选用了适当的溶剂，添加了一定量的表面活化剂，控制反应物的浓度、溶液的酸碱度以及陈化时间等实验条件，得到了粒径为20nm左右的球状羟基磷灰石超细粉体。任卫等(硅酸盐通报，2002，21(6)：27-31)采用双-2-乙基已基磺基琥珀酸钠-异辛烷-Ca(H₂PO₄)₂·H₂O溶液体系的微乳液和双-2-乙基已基磺基琥珀酸钠-异辛烷-Ca(OH)₂的饱和溶液体系的微乳液反应，制备出了平均颗粒尺寸107nm的球形羟基磷灰石。本申请人在申请号为“200610055171.X”的授权专利中，公开了一种在水溶液中制备球状羟基磷灰石纳米晶的方法，该方法利用生物矿化原理，选用聚乙烯吡咯烷酮为模板，调控羟基磷灰石的成核和生长，合成了球状羟基磷灰石纳米晶，具有条件温和、工艺简单、成本低、产率高等特点，但是该方法制备的球状羟基磷灰石的粒径大多在20nm以上。

生物矿化指的是在生物体内形成无机矿物质的过程，生物矿化重要的特征之一是细胞分泌的有机基质调制无机矿物的成核和生长，形成具有特殊组装方式和多级结构特点的生物矿化材料(如骨、牙和贝壳)。通过特定的有机模板的调控使无机物在无机-有机界面处成核并缓慢生长，最终得到具有一定形状和结构的无机-有机复合材料。根据生物矿化的特点，利用模板模拟生物有机体中有机预组织体可以制备具有特定的多级结构的无机晶体材料，而且可以通过控制反应条件来控制其形状、大小、晶型、取向等，因此，依据生物矿化原理，对无机晶体材料进行形貌调控具有十分重要的意义。

聚苯乙烯磺酸钠是由苯乙烯磺酸钠单体聚合而成，毒性极低，对水基产品有良好的改善环保特性，属阴离子高分子电解质，分子中具有亲水性的磺酸根离子，能够结合钙离子，而且磺酸根易与水形成氢键，而氢键对于羟基磷灰石的结晶形态有很大的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备球状纳米羟基磷灰石材料的方法，该方法以一种有机聚合物聚苯乙烯磺酸钠为模板，依据生物矿化原理，以硝酸钙和磷酸铵为初始反应物合成出尺寸均一、粒径在5-20nm、呈单分散的球状羟基磷灰石粒子。

为实现本发明的目的采用的技术方案，其特征在于：

I、将Ca(NO₃)₂·4H₂O平铺在容器A底部，同时将(NH₄)₃PO₄·3H₂O平铺在容器B底部；两种化合物的物质的量之比为1.67。

II、将容器B置于容器A中，然后沿着容器A和容器B的内壁缓缓加入经NaOH溶液预调的pH＝10.5的聚苯乙烯磺酸钠溶液，溶液漫过容器B，并在25℃环境温度下静置7天时间；

III、取出容器A、容器B，倾倒上清液，得到沉淀物，将所得沉淀物洗涤、抽滤、自然晾干即得所需球状羟基磷灰石产品。