当前位置: 首页 > 专利查询>河南大学专利>正文

一种形貌可控的羟基磷灰石纳米结构、其制备方法及应用技术

技术编号:20004327 阅读:22 留言:0更新日期:2019-01-05 17:22
本发明专利技术涉及一种形貌可控的羟基磷灰石纳米结构、其制备方法及应用,属于无机合成材料技术领域。其制备包括以下步骤:原料五氧化二磷分散液滴加到与可溶性钙盐水溶液中,所用分散液为醇、醚、酮、DMF等有机溶剂;五氧化二磷与可溶性钙盐在溶液中形成羟基磷灰石前驱体;利用反应介质的pH值来调控羟基磷灰石前驱体纳米结构;对前驱体进行水热处理。采用上述方案,本发明专利技术可以得到形貌可控的羟基磷灰石纳米结构,所得产品可应用在土壤修复、水处理、生物医药等领域。

A morphologically controllable hydroxyapatite nanostructure, its preparation method and Application

The invention relates to a morphologically controllable hydroxyapatite nanostructure, a preparation method and application thereof, belonging to the technical field of inorganic synthetic materials. The preparation process includes the following steps: the raw phosphorus pentoxide dispersion droplets are added to the soluble calcium saline solution, using organic solvents such as alcohol, ether, ketone and DMF; phosphorus pentoxide and soluble calcium salts form hydroxyapatite precursors in the solution; the pH value of reaction medium is used to control the nanostructure of hydroxyapatite precursors; and the precursors are hydrothermally treated. By adopting the above scheme, the hydroxyapatite nanostructure with controllable morphology can be obtained, and the product can be applied in the fields of soil remediation, water treatment, biomedicine, etc.

【技术实现步骤摘要】
一种形貌可控的羟基磷灰石纳米结构、其制备方法及应用
本专利技术属于无机合成材料
,尤其涉及一种形貌可控的羟基磷灰石纳米结构、其制备方法及应用。
技术介绍
羟基磷灰石(Hydroxyapatite,HAP),属于磷灰石矿物的一种,其特殊的晶体结构特征,使其具有良好的离子交换性能,对大多数重金属离子、氟离子以及有机污染物具有良好的吸附固定作用,且与环境的协调性好,不易造成二次污染,从而成为一种新型环境功能材料用于污染土壤的修复和水体的治理。羟基磷灰石还具有良好的生物活性和生物相容性,是一种优良的生物活性材料,在生物活性人工骨、优质牙膏摩擦剂、牙齿修复等方面应用较多。随着人们对羟基磷灰石研究的深入,纳米羟基磷灰石在催化载体、离子交换、生物医药等领域均有广泛的应用,从而引起了人们极大的兴趣和关注。于是,合成各种形貌羟基磷灰石纳米材料的方法应运而生,主要分为干法和湿法两类。其中湿法又分为沉淀法、水热法、微乳液法和溶胶-凝胶法。本专利技术采用水热法制备了不同形貌的羟基磷灰石纳米结构,制备方法简便、重复性强。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种形貌可控的羟基磷灰石纳米结构、其制备方法及应用,本专利技术通过控制试验条件,合成出不同形貌的羟基磷灰石纳米结构。基于上述目的,本专利技术采取如下技术方案:一种形貌可控的羟基磷灰石纳米结构的制备方法,其特征在于,步骤如下:(1)将P2O5分散于有机介质中得到P2O5分散液,P2O5在有机介质中的质量分数为0.2%-3%;(2)将可溶性钙盐分散于水中,钙盐在水中的质量分数为1%-20%;(3)将P2O5分散液加至钙盐水溶液中,调pH为4-10.0,继续搅拌20~40min,随后转入高压反应釜中,于110-200℃反应6-24h,沉淀经乙醇、水洗涤后,50-80℃干燥,即得到HAP纳米管或纳米球。得到的羟基磷灰石纳米管宽为12-40nm,长22-395nm;纳米球(海绵状、多孔)粒径为23-130nm。进一步地,有机介质为乙醇、甲醇、乙醚、丙酮或DMF(其作用是控制五氧化二磷的水解),可溶性钙盐为氯化钙或硝酸钙。进一步地,步骤(3)将P2O5分散液加入钙盐水溶液中时的加料方式是将P2O5分散液转入恒压漏斗,然后以5-30滴/min的滴加速度滴加至钙盐水溶液中。进一步地,调pH时用的氨水或有机胺(具体如三乙胺、乙二胺)。上述制备方法制得的羟基磷灰石纳米结构。上述羟基磷灰石纳米结构在吸附重金属离子中的应用,所述羟基磷灰石纳米结构为宽12-31nm,长22-368nm的纳米管,所述重金属离子为Pb2+、Cd2+、AsO43-。上述羟基磷灰石纳米结构在吸附重金属离子中的应用,所述羟基磷灰石纳米结构为粒径33-80nm纳米球,所述重金属离子为Pb2+、Cd2+、Co2+、Hg2+、Cu2+、Zn2+、Ni2+。采用上述方案,可以得到形貌可控的羟基磷灰石纳米结构,所得产品可应用在土壤修复、水处理、生物医药等领域。上述方法制得的产物多孔、比表面积大,无刺激且安全。附图说明图1为实施例1在pH为4.0(图1a)、7.5(图1b)、8.3(图1c)、8.8(图1d)、9.5(图1e)得到的HAP的TEM图,图1中各图的标尺大小均为50nm;图2为实施例2在3℃(图2a)、10℃(图2b)、17℃(图2c)、24℃(图2d)、31℃(图2e)搅拌温度下制备HAP的TEM图,图2中b图标尺大小为20nm,其他图则均为50nm;图3为实施例3得到的HAP纳米管的TEM图;图4为实施例4得到的HAP纳米管的TEM图;图5为实施例5得到的HAP纳米管的TEM图;图6为实施例6得到的海绵状HAP纳米微球不同放大倍数的TEM图,a图标尺大小为50nm,b图标尺大小为20nm;图7为实施例6得到的海绵状HAP纳米微球的N2吸附-脱附曲线;图8为实施例7得到的HAP纳米多孔球的TEM图;图9为实施例8得到的HAP纳米短棒的SEM图;图10为实施例7得到的HAP纳米多孔球的XRD图;图11为实施例4得到的HAP纳米管在溶液中对Pb2+、Cd2+、AsO43-的吸附率对比图;图12为实施例7得到的海绵状HAP在混合溶液中对Pb2+、Cd2+、Co2+、Hg2+、Cu2+、Zn2+、Ni2+的吸附率对比图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步详细说明,但本专利技术的保护范围并不局限于此。实施例1一种形貌可控的羟基磷灰石纳米结构的制备方法,步骤如下:将0.20gP2O5加入到15mL无水乙醇中超声分散2min,同时取1.20gCa(NO3)2加入到15mL水中进行溶解,室温下将P2O5和乙醇混合液缓慢滴入Ca(NO3)2水溶液中(13滴/min),并磁力搅拌。按照上述方法同时制备6份溶液。将6份溶液随后用浓氨水(25~28wt%)分别调pH为4.0、7.5、8.3、8.8、9.5、10.0,继续在17℃搅拌30min,转入高压反应釜,165℃继续反应12h。自然冷至室温后,沉淀用无水乙醇、水各洗3次,于60℃烘干得到HAP固体。在pH为4.0、7.5、8.3、8.8、9.5得到的HAP形貌分别为疏松的球形(图1a)、多孔球(图1b)、实心球(图1c)、纳米管(图1d)、海绵状(图1e)。实施例2一种形貌可控的羟基磷灰石纳米结构的制备方法,步骤如下:将0.20gP2O5加入15mL无水乙醇中超声分散2min,并将1.20gCa(NO3)2溶于15mL水中,在17℃下将P2O5和乙醇混合液缓慢滴入Ca(NO3)2水溶液中(12滴/min),并磁力搅拌。随后用浓氨水调pH为8.8,按照上述方法同时制备5份样品,分别在3℃、10℃、17℃、24℃、31℃搅拌30min,转入高压反应釜,165℃继续反应12h。自然冷至室温后,沉淀用无水乙醇、水各洗3次,于60℃烘干得到HAP固体。在3℃、10℃、17℃、24℃、31℃搅拌得到的HAP形貌均为纳米管状,管长、管宽分别为30-190nm、17-37nm(图2a)、44-130nm、17-31nm(图2b)、43-186nm、12-30nm(图2c)、63-250nm、15-33nm(图2d)及24-352nm、13-30nm(图2e)。实施例3一种形貌可控的羟基磷灰石纳米结构的制备方法,步骤如下:将0.20gP2O5加入到15mL乙醚中超声分散2min,将1.20gCa(NO3)2溶于15mL水中,10℃下将P2O5和乙醚混合液缓慢滴入Ca(NO3)2水溶液中(5滴/min),并磁力搅拌。随后用浓氨水调pH为8.8,继续在10℃搅拌30min,转入高压反应釜,165℃继续反应12h。自然冷至室温后,沉淀用无水乙醇、水各洗3次,于60℃烘干得到HAP固体。如图3所示,得到的HAP为纳米管状,宽为13-29nm,长为55-395nm。实施例4一种形貌可控的羟基磷灰石纳米结构的制备方法,步骤如下:将0.03gP2O5加入到15mL甲醇中超声分散,取0.15gCaCl2水加入到15mL水中溶解,在31℃水浴中将P2O5/甲醇混合液缓慢滴入CaCl2水溶液中(11滴/min),并磁力搅拌。随后用三乙醇胺调pH为8.8,继续在31℃水浴中搅拌30min,转入高压反应釜,110℃继本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形貌可控的羟基磷灰石纳米结构的制备方法,其特征在于,步骤如下:(1)将P2O5分散于有机介质中得到P2O5分散液,P2O5在有机介质中的质量分数为0.2%‑3%;(2)将可溶性钙盐分散于水中,钙盐在水中的质量分数为1%‑20%;(3将P2O5分散液加至钙盐水溶液中,调pH为4‑10.0,继续搅拌20~40 min,随后转入高压反应釜中,于110‑200℃反应6‑24 h,沉淀经洗涤、干燥后,即得到HAP纳米管或纳米球。

【技术特征摘要】
1.一种形貌可控的羟基磷灰石纳米结构的制备方法,其特征在于,步骤如下:(1)将P2O5分散于有机介质中得到P2O5分散液,P2O5在有机介质中的质量分数为0.2%-3%;(2)将可溶性钙盐分散于水中,钙盐在水中的质量分数为1%-20%;(3将P2O5分散液加至钙盐水溶液中,调pH为4-10.0,继续搅拌20~40min,随后转入高压反应釜中,于110-200℃反应6-24h,沉淀经洗涤、干燥后,即得到HAP纳米管或纳米球。2.根据权利要求1所述的形貌可控的羟基磷灰石纳米结构的制备方法,其特征在于:得到的羟基磷灰石纳米管宽为12-40nm,长22-395nm;纳米球粒径为23-130nm。3.根据权利要求1所述的形貌可控的羟基磷灰石纳米结构的制备方法,其特征在于:有机介质为乙醇、甲醇、乙醚、丙酮或DMF,可溶性钙盐为氯化钙或硝酸钙。4.根据权利要求1所述的形貌可控的羟基磷灰石纳米结构的制备方法,其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员:张治军邹雪艳赵彦保
申请(专利权)人:河南大学河南王屋纳米科技有限责任公司
类型:发明
国别省市:河南,41

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1