一种介孔生物玻璃的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种介孔生物玻璃的制备方法。本发明专利技术利用三嵌段共聚物作为表面活性剂，以正硅酸乙酯为硅源，以氯化钙或硝酸钙为钙源，以磷酸三乙酯为磷源，通过向反应体系中添加纳米二氧化钛粒子，利用溶胶‑凝胶法制备含钛介孔生物玻璃。该材料成分构成及配比为：SiO2∶CaO∶P2O5∶TiO2的摩尔比为(100‑80)∶(0‑20)，其比表面积为200‑500cm

Preparation of mesoporous Bioglass

The invention relates to a preparation method of mesoporous bioglass. The invention uses three block copolymers as surfactants, taking tetraethyl orthosilicate as silicon source, calcium chloride or calcium nitrate as calcium source, and phosphoric acid three ethyl ester as phosphorus source, and by adding nano titanium dioxide particles into the reaction system, titanium mesoporous glass is prepared by sol-gel method. The composition and proportion of the material are: the molar ratio of SiO_2:CaO:P2O_5:TiO_2 is (100_80):0_20, and its specific surface area is 200_500 cm.

【技术实现步骤摘要】
一种介孔生物玻璃的制备方法
本专利技术涉及一种介孔生物玻璃的制备方法，属于生物材料和环境修复材料领域。
技术介绍
生物玻璃是由二氧化硅(SiO2)、氧化钙(CaO)、五氧化二磷(P2O5)和氧化钠(Na2O)组成的类似于骨结构的生物材料，由于具有良好的生物相容性，作为骨修复与支架材料植入人体后，能与骨形成紧密的结合，迅速有效地促进骨修复，因而在骨组织修复与替代工程中有广泛的应用。介孔生物活性玻璃由于高的比表面积和有序的介孔孔道，相比于传统的生物玻璃材料，提高了生物相容性的同时还具备了优良的吸附性能和抗菌性，因此在药物输送缓释方面有更广泛的应用。中国专利CN101091807A制备了具有纳米孔道的单分散生物玻璃纳米粒子，该粒子有较高的比表面积和孔体积，具有较高的生物活性，在骨组织修复和药物控释方面有很大的应用前景。中国专利CN1887361A制备了一种介孔生物玻璃纤维材料，该材料具有可控的微观结构和宏观形貌，有优异的成骨活性和细胞活性，可用于骨修复材料和骨组织支架材料。但是，目前这类多孔生物玻璃材料多用于骨组织修复或药物控释等生物医药领域，而在环境修复领域，构建具有良好生物安全性的多孔材料，不仅能有效去除环境中日益增长的污染物质，还能减少材料的使用为环境带来的二次污染。二氧化钛(TiO2)作为一种有效的半导体光催化剂被广泛用于环境治理，掺杂了二氧化硅等多孔材料的二氧化钛复合材料在结构和催化性能上优于纯二氧化钛材料，引起了人们的广泛关注(HongSS，LeeMS，ParkSS，etal，Catal.Today，2003，87，99；PhanikrishnaSMV，DurgaKV，MachirajuS，J.Hazard.Mater.，2010，175，1101)。但是，目前关于生物玻璃-二氧化钛复合材料的制备方法还未见报道。本专利技术的制备方法是在生物玻璃的合成过程中掺杂纳米二氧化钛粒子，得到了二氧化钛粒子均匀分布的介孔生物玻璃材料，这种含钛介孔生物玻璃的制备方法尚属首次提出，所制备材料既具有生物玻璃的介孔结构，又保持了二氧化钛原有的晶型，兼具了介孔生物玻璃和二氧化钛共同的性质，有望在生物医药和环境修复领域有广泛的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种介孔生物玻璃的制备方法，本制备方法条件温和，简单易行，环境友好。本专利技术操作简单，重复性好，产率高。本专利技术所述的介孔生物玻璃的制备方法，包括以下步骤：1)表面活性剂加入到无水乙醇中，搅拌条件下得到均匀混合的溶液；2)按照设定比例依次将硅源、钙源、磷源和纳米二氧化钛粒子、稀酸加入水溶液中；3)将步骤1)所得混合液与步骤2)所得混合液充分混合，恒温搅拌24小时；4)将步骤3)所得溶胶倒入器皿中，使溶剂充分挥发；5)800℃-900℃焙烧6-9小时，得到含钛介孔生物玻璃材料。本专利技术具有如下优点：本制备方法条件温和，简单易行，重复性好，产率高，环境友好，易于大规模生产。所制备的含钛介孔生物玻璃材料有较高的比表面积和均一可调的介孔孔径，是生物相容性好的多孔材料；材料中含有的纳米二氧化钛具有良好的光催化性能。兼具吸附及光催化功能的含钛介孔生物玻璃材料有望在生物医药和环境修复领域有广阔的应用前景。附图说明图1为本专利技术实施例1中制备的含钛介孔生物玻璃的透射电镜图。图2为本专利技术实施例1中制备的含钛介孔生物玻璃的XRD图。图3为本专利技术实施例1中制备的含钛介孔生物玻璃的小角XRD图。图4为本专利技术实施例1中制备的含钛介孔生物玻璃的氮气吸附-脱附曲线及孔径分布曲线。其中，(a)为氮气吸附-脱附曲线，(b)为孔径分布曲线。具体实施方式以下通过实施例进一步说明本专利技术：实施例1：4g表面活性剂P123加入到60g无水乙醇中，搅拌条件下得到均匀混合的溶液；按照SiO2∶CaO∶P2O5∶TiO2的质量比为85∶5∶5∶5依次将正硅酸乙酯、硝酸钙、磷酸三乙酯、晶型为锐钛矿的纳米二氧化钛粒子、0.5M盐酸溶液加入水中；将上述两种溶液混合，搅拌24小时后，将所得溶胶倒入培养皿中，常温放置7天，800℃焙烧7小时，得到含钛生物玻璃材料。实施例1：4g表面活性剂P123加入到60g无水乙醇中，搅拌条件下得到均匀混合的溶液；按照SiO2∶CaO∶P2O5∶TiO2的质量比为85∶5∶5∶5依次将正硅酸乙酯、硝酸钙、磷酸三乙酯、晶型为金红石的纳米二氧化钛粒子、0.5M盐酸溶液加入水中；将上述两种溶液混合，搅拌24小时后，将所得溶胶倒入培养皿中，常温放置7天，800℃焙烧7小时，得到含钛生物玻璃材料。实施例3：4g表面活性剂P123加入到60g无水乙醇中，搅拌条件下得到均匀混合的溶液；按照SiO2∶CaO∶P2O5∶TiO2的质量比为80∶10∶5∶5依次将正硅酸乙酯、硝酸钙、磷酸三乙酯、晶型为锐钛矿的纳米二氧化钛粒子、0.5M盐酸溶液加入水中；将上述两种溶液混合，搅拌24小时后，将所得溶胶倒入培养皿中，常温放置7天，600℃焙烧7小时，得到含钛生物玻璃材料。实施例4：4g表面活性剂P123加入到60g无水乙醇中，搅拌条件下得到均匀混合的溶液；按照SiO2∶CaO∶P2O5∶TiO2的质量比为80∶5∶5∶10依次将正硅酸乙酯、硝酸钙、磷酸三乙酯、晶型为锐钛矿的纳米二氧化钛粒子、0.5M盐酸溶液加入水中；将上述两种溶液混合，搅拌24小时后，将所得溶胶倒入培养皿中，常温放置7天，600℃焙烧7小时，得到含钛生物玻璃材料。实施例5：4g表面活性剂P123加入到60g无水乙醇中，搅拌条件下得到均匀混合的溶液；按照SiO2∶CaO∶P2O5∶TiO2的质量比为75∶15∶5∶5依次将正硅酸乙酯、硝酸钙、磷酸三乙酯、晶型为锐钛矿的纳米二氧化钛粒子、0.5M盐酸溶液加入水中；将上述两种溶液混合，搅拌24小时后，将所得溶胶倒入培养皿中，常温放置5天，600℃焙烧6小时，得到含钛生物玻璃材料。实施例6：8g表面活性剂F127加入到60g无水乙醇中，搅拌条件下得到均匀混合的溶液；按照SiO2∶CaO∶P2O5∶TiO2的质量比为85∶5∶5∶5依次将正硅酸乙酯、硝酸钙、磷酸三乙酯、晶型为锐钛矿的纳米二氧化钛粒子、0.5M盐酸溶液加入水中；将上述两种溶液混合，搅拌24小时后，将所得溶胶倒入培养皿中，常温放置7天，600℃焙烧7小时，得到含钛生物玻璃材料。实施例7：3.6g表面活性剂F104加入到60g无水乙醇中，搅拌条件下得到均匀混合的溶液；按照SiO2∶CaO∶P2O5∶TiO2的质量比为85∶5∶5∶5依次将正硅酸乙酯、硝酸钙、磷酸三乙酯、晶型为锐钛矿的纳米二氧化钛粒子、0.5M盐酸溶液加入水中；将上述两种溶液混合，搅拌24小时后，将所得溶胶倒入培养皿中，常温放置7天，600℃焙烧7小时，得到含钛生物玻璃材料。在上述实施例中，P123为EO20PO70EO20，F127为EO106PO70EO106，F104为EO27PO61EO27，其中EO为环氧乙烯，PO为环氧丙烯。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种介孔生物玻璃的制备方法，其特征在于，其组成成分为(SiO2)x‑(CaO)y‑(P2O5)z‑(TiO2)n，SiO2∶CaO∶P2O5∶TiO2的质量比为(85‑65)∶(5‑25)∶5∶(5‑10)，其比表面积为200‑500cm2/g，介孔孔径为5‑50nm，孔径均一可调。

【技术特征摘要】
1.一种介孔生物玻璃的制备方法，其特征在于，其组成成分为(SiO2)x-(CaO)y-(P2O5)z-(TiO2)n，SiO2∶CaO∶P2O5∶TiO2的质量比为(85-65)∶(5-25)∶5∶(5-10)，其比表面积为200-500cm2/g，介孔孔径为5-50nm，孔径均一可调。2.如权利要求1所述的一种介孔生物玻璃的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：1)表面活性剂加入到无水乙醇中，搅拌条件下得到均匀混合的溶液；2)按照设定比例依次将硅源、钙源、磷源、纳米二氧化钛粒子、稀酸加入水溶液中；3)将步骤1)所得混合液与步骤2)所得混合液充分混合，恒温搅拌24小时；4)将步骤3)所得溶胶倒入器皿中，使溶剂充分挥发；5)800℃-900℃焙烧6-9小时，...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁绵钰，李丽颖，邵宁宁，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12