[发明专利]含碳酸根羟基磷灰石粉体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含碳酸根羟基磷灰石粉体的制备方法，具体说是利用水热和二氧化碳气体加压制备含碳酸根羟基磷灰石粉体的方法，属于无机非金属材料领域。

背景技术

在生理骨中有少量元素以替换的方式进入羟基磷灰石晶格，最主要的替代物是碳酸根，它在骨矿物中质量分数约占5％～8％。研究表明，在人工合成羟基磷灰石晶体过程中有意识地引入部分碳酸根可以提高材料的生物活性和骨传导性。含碳酸根的羟基磷灰石粉体目前广泛地应用于硬组织修复与替换，并且由于其优异的生物相容性及对不同生物材料的化学反应性，也有望成为药物载体材料。除此以外，在重金属废水处理领域，含有碳酸根的羟基磷灰石是一种新型有效的吸附剂，它可以吸附处理废水中的铅离子、镉离子和汞离子等重金属离子，与常用的化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法等相比，具有处理成本低，不存在二次污染的优点。

含碳酸根羟基磷灰石的制备一般采用化学沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法和水热法等。碳酸根一般是采用碳酸盐或者二氧化碳方式加入到羟基磷灰石中。与其他方法相比，水热法所用周期短，材料结晶度高，工艺简单。

发明专利1(公开号CN101007627A)提出利用离子液体水热制备纳米羟基磷灰石的方法。该方法采用的离子液体为BmimBr或EmimBr，pH值在8～9之间，高压釜中的反应温度为100℃～200℃，反应时间为24～72小时，得到的纳米羟基磷灰石均为片状，尺度小于100nm。发明专利2(公开号CN1760121A)中提到的纳米羟基磷灰石的水热制备方法，加入了含羧基、羟基或磺酸基团的有机化合物、溶液pH值为10以上、水浴加热反应4～8小时，再在反应釜中反应8～12小时，温度在80～160℃之间。得到的纳米羟基磷灰石呈短棒状，长径比小于4。发明专利3(公开号CN101297978A)以油酸-乙醇-水为相转移体系，在水热温度80～100℃、反应时间2～24小时的条件下，制备出杆状纳米羟基磷灰石，颗粒长径比最大为10，没有注明颗粒粒度分布。发明专利4(公开号CN1415537A)提供了一种含碳酸根羟基磷灰石的制备方法，以钙盐、磷盐和碳酸盐为原料，原始碳酸根掺入量为10～15％。通过调节pH值，将混合溶胶生成掺杂羟基磷灰石凝胶，经过老化、洗涤等流程制成产品。该发明得到的含碳酸根羟基磷灰石达到了碳酸根掺杂的饱和值，碳酸根处于A型和B型混合替换。发明专利5(公开号CN1587195A)也提供了一种溶胶-凝胶法制备含碳酸根羟基磷灰石微粉的合成方法，具体是将钙盐和五氧化二磷溶于无水乙醇配制成溶胶，然后搅拌反应形成凝胶，干凝胶在马弗炉中600～800℃煅烧形成含碳酸根的纳米羟基磷灰石。根据激光粒度分析仪测定，颗粒的二次平均粒径在100nm左右。发明专利6(公开号CN100999313A)将具有一定形状的玻璃体浸泡在溶液中，调节溶液pH值，经不断搅拌，于玻璃表面沉积纳米尺寸的羟基磷灰石。当玻璃全部溶解后，在玻璃的原位上形成外观与玻璃尺寸相同的羟基磷灰石形体。特别在接近人体体温的温度下，含钙玻璃在仿生体液中可形成碳酸羟基磷灰石。这种方法一般要在3～30天之后，玻璃才会完全溶解，pH＞9.0时，沉淀物才可以形成较为完整的羟基磷灰石晶体。

从上述公开报道的专利可以看出，溶胶-凝胶法是含碳酸根羟基磷灰石的常用制备手段，此种方法周期长，产量低不利于工业化生产，二次晶化过程容易引起粉体污染；新颖的原位沉积法生产周期过长，玻璃中含有的其他金属元素较多，不易得到仅碳酸根掺杂的羟基磷灰石微粉；水热法制备羟基磷灰石已有较多报道，证明利用水热法制备粉体周期短，晶体结晶度好，受污染少，特别适合对粉体纯度要求高的领域，如生物材料领域等使用。但是利用水热和二氧化碳气体加压制备含碳酸根羟基磷灰石粉体的技术方案还未见报道。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种工艺简单易操作，周期短，成本低，粉体结晶度高的含碳酸根羟基磷灰石粉体的制备方法。

本发明的目的是这样实现的：一种含碳酸根羟基磷灰石粉体的制备方法，其制备步骤为：

(1)将浓度为0.01～0.2mol/L的硝酸钙水溶液与浓度为0.01～0.2mol/L的磷酸氢二钾水溶液按Ca/P原子比1.65～1.72混合均匀；

(2)混合后的溶液倒入高压反应釜内，盖好釜盖；

(3)首先打开进气阀和放气阀，充入二氧化碳气体排空液面上方空气后关闭放气阀，再在釜内充入二氧化碳气体使其压力为0.1～5MPa，然后关闭进气阀；