[发明专利]一种复合气凝胶微球及其制备方法

权利要求书

1.一种复合气凝胶微球，其特征在于，包含质量比为1:0.1～1:10的羟基磷灰石和氧化石墨烯，所述羟基磷灰石由Ca(NO₃)₂·4H₂O与(NH₄)₂HPO₄按照1.17～2.17的摩尔比构成。

2.一种复合气凝胶微球的制备方法，该方法中各组分的用量均为质量份数，其特征在于，包括以下步骤：

(1)氧化石墨的制备

将天然石墨经化学氧化法制备成氧化石墨，其中化学氧化法为Brodie氧化法，Staudemaier氧化法，Hummer法或改进的Hummer法中的任一种；

(2)氧化石墨烯水分散液的制备

将去离子水100份、氧化石墨0.05-5份均匀混合后，经200-400W超声剥离20-60min，制备成浓度为0.1-20mg/mL的氧化石墨烯水分散液；

(3)羟基磷灰石/氧化石墨烯混合分散液的制备

a、将Ca(NO₃)₂·4H₂O、(NH₄)₂HPO₄和Zn(NO₃)₂·6H₂O作为Ca²⁺、PO₄^3-和Zn²⁺的前驱体，分别溶于蒸馏水中配制成0.1～5mol/L的Ca(NO₃)₂·4H₂O溶液、0.1～5mol/L的(NH₄)₂HPO₄溶液和0.1～5mol/L的Zn(NO₃)₂·6H₂O溶液；

b、在步骤(2)的氧化石墨烯分散液中加入所述的Ca(NO₃)₂·4H₂O溶液，在100～1000rpm的速度下搅拌均匀；

c、在步骤b的所得物中加入所述的(NH₄)₂HPO₄溶液，使得Ca²⁺与PO₄^3-的摩尔比保持在1.17～2.17，且溶液中羟基磷灰石与氧化石墨烯的质量比为1:0.1～1:10；再在溶液加入氨水，使得pH≥11，并在40℃下搅拌1～24h后形成均匀的羟基磷灰石/氧化石墨烯复合分散液体系；

(4)通过喷雾法将步骤(3)所得的羟基磷灰石/氧化石墨烯复合分散液体系雾化成羟基磷灰石/氧化石墨烯液滴微球，并在冷却浴接收液中形成羟基磷灰石/氧化石墨烯复合冰微球，其中，喷雾法为压力喷雾，超声喷雾或静电喷雾中的任一种；

(5)用100～300目的筛网过滤步骤(4)所得的复合冰微球，将筛余冰微球冷冻干燥后获得羟基磷灰石/氧化石墨烯复合气凝胶微球。

3.如权利要求2所述的一种复合气凝胶微球的制备方法，其特征在于，还能在步骤(3)b中加入Zn(NO₃)₂·6H₂O溶液，进而获得锌掺杂的羟基磷灰石/氧化石墨烯复合气凝胶微球，其中Ca²⁺与Zn²⁺的摩尔比为1:1～100:1。

4.如权利要求3所述的一种复合气凝胶微球的制备方法，其特征在于，还能将所述锌替换为银、氟、镁、碳、锶、硅、铁、钛中的任一元素，进而获得相应的掺杂羟基磷灰石/氧化石墨烯复合气凝胶微球。

5.如权利要求2所述的一种复合气凝胶微球的制备方法，其特征在于，还能将步骤(5)所得的羟基磷灰石/氧化石墨烯复合气凝胶微球通过热还原法或者化学还原法得到羟基磷灰石/还原氧化石墨烯复合气凝胶微球的方法；

所述热还原法为：在惰性气体保护下，采用在马弗炉中程序升温热还原或微波辐照热还原，其中，在马弗炉中程序升温热还原的方法是以5-10℃/min的加热速度升温至800℃，并在800℃下保持2-5h，而微波辐照热还原是在600-800W的功率下保持1-10min；

所述化学还原法为氢碘酸还原法或者肼蒸气还原法：所述氢碘酸还原法是采用质量浓度55％的氢碘酸水溶液与羟基磷灰石/氧化石墨烯复合气凝胶微球在密闭环境中常温反应12h；所述肼蒸气还原法是将水合肼溶液与复合气凝胶微球放置在密闭环境中，在90℃下还原反应8-12h。