一种纳米级β-磷酸三钙的制备方法技术

本发明专利技术提供一种纳米级β‑磷酸三钙的制备方法，该制备方法包括以下步骤：1)配制钙离子溶液，并向钙离子溶液中加入氧化石墨烯分散液，搅拌均匀，得到溶液A；2)在室温下，向溶液A中滴加磷酸盐水溶液，滴加过程中，调节反应体系的pH至7，待磷酸盐水溶液滴加完毕后，持续搅拌一段时间，然后，在一定温度下进行微波水热反应，待微波水热反应结束后，静置，得到磷酸三钙沉淀；3)将磷酸三钙洗涤、干燥后，煅烧、冷却，得到纳米级β‑磷酸三钙。本发明专利技术采用氧化石墨烯作为模板剂，结合微波水热法，使所制纳米级β‑磷酸三钙颗粒粒径小、粒径分布均匀、形貌规则均一，且具有较好的结晶度和良好的分散性，以及较高的纯度。

Preparation of nano-sized beta-tricalcium phosphate

【技术实现步骤摘要】
一种纳米级β-磷酸三钙的制备方法
本专利技术涉及纳米粉体制备
，特别涉及一种纳米级β-磷酸三钙的制备方法。
技术介绍
β－磷酸三钙主要是由钙、磷组成，其成分与骨基质的无机成分相似，具有良好的生物相容性、生物活性以及生物降解性，是理想的人体硬组织修复和替代材料，作为人造骨原料，目前已广泛应用于骨科临床，整形和整容外科、齿科，修复因创伤、肿瘤、炎症、骨病等所致的骨缺损和骨融合等。可作为安全的营养强化剂添加在食品中以强化钙的摄入，也可用于预防或治疗钙缺乏的症状。同时还可作为食品中的抗结剂、PH值调节剂，缓冲剂等。而因为小尺寸效应，纳米尺度的β-磷酸三钙在材料韧性、降解性和生物活性等方面的性能，更优于大尺寸β-磷酸三钙。β-磷酸三钙的制备方法主要分为湿法工艺和干法工艺，又可以细分为化学沉淀法、超声化学法、溶胶-凝胶法、W/O微乳液法、固相合成法和机械化学合成法等。其中传统的化学沉淀法反应速率慢，颗粒容易团聚；超声化学法对实验设备要求较高，不易于实现；溶胶-凝胶法和微乳液法工艺复杂，制备耗时较长，所使用的有机溶剂有毒性，且易对环境造成污染；固相合成法合成的晶粒粗，组成不均匀，往往有杂相存在；机械化学合成法所制备的粉体粒度分布不均、易团聚且易对产物造成污染。而纳米级β-磷酸三钙的内在缺陷较普通微米级材料更少，且其在体积效应、表面效应上的优势以及在力学和生物学方面的优越性和应用潜力更大，同时在溶解性能上面也有较大的提升。目前，关于纳米级β-磷酸三钙制备方法的研究较少，且所制备的纳米β-磷酸三钙均存在着形貌不均、粒度分布不均且团聚严重等一系列问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种纳米级β-磷酸三钙的制备方法，以解决现有β-磷酸三钙粉体粒径大、粒径分布不均匀、容易出现团聚以及制备耗时的问题。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种纳米级β-磷酸三钙的制备方法，包括以下步骤：1)配制钙离子溶液，并向所述钙离子溶液中加入氧化石墨烯分散液，搅拌均匀，得到溶液A；2)在室温下，向所述溶液A中滴加磷酸盐水溶液，滴加过程中，调节反应体系的pH至7，待所述磷酸盐水溶液滴加完毕后，持续搅拌一段时间，然后，在一定温度下进行微波水热反应，待所述微波水热反应结束后，静置，得到磷酸三钙沉淀；3)将所述磷酸三钙洗涤、干燥后，煅烧、冷却，得到纳米级β-磷酸三钙。可选地，所述步骤1)中所述配制钙离子溶液包括：将可溶性钙盐溶于去离子水中，搅拌，得到钙离子溶液；所述可溶性钙盐为Ca(NO3)2·4H2O、CaCl2中的一种。可选地，所述步骤1)中所述钙离子溶液的浓度为0.3-1.8mol/L，所述溶液A中氧化石墨烯的浓度为0.1-0.8mg/mL。可选地，所述步骤1)中所述钙离子溶液和所述步骤2)中所述磷酸盐水溶液的钙磷比为1.5。可选地，所述步骤2)中所述磷酸盐水溶液的滴加速率为1.0-1.5mL/min。可选地，所述步骤2)中所述磷酸盐水溶液中磷酸盐为磷酸氢二铵、磷酸氢二钾、磷酸氢二钠中的一种。可选地，所述步骤2)中所述持续搅拌的搅拌时间为0.5-1h。可选地，所述步骤2)中所述微波水热反应的反应温度为35℃-45℃，反应时间为10-40min。可选地，所述步骤3)中所述干燥的干燥温度为80℃-90℃。可选地，所述步骤3)中所述煅烧的煅烧温度为720℃-750℃，煅烧时间为1-2h，煅烧升温速率为10-15℃/min。相对于现有技术，本专利技术所述的纳米级β-磷酸三钙的制备方法具有以下优势：1、本专利技术的纳米级β-磷酸三钙的制备方法采用比表面积大、导热性能良好且高温煅烧后可完全去除的氧化石墨烯作为模板剂，结合微波水热法，使所制纳米级β-磷酸三钙颗粒粒径小、粒径分布均匀、形貌规则均一，且具有较好的结晶度和良好的分散性，以及较高的纯度，进而使其具有良好的理化和生物学性能，从而使其可广泛应用于骨组织工程、载药等生物医用领域及功能陶瓷领域。2、本专利技术的纳米级β-磷酸三钙的制备方法采用模板法结合微波水热法，制备方法简单、易于操作、条件温和可控、周期短，对环境无污染，具有较高的生物安全性，易于推向工业化大批量生产。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例1制备的纳米级β-磷酸三钙的XRD图谱；图2为本专利技术实施例1制备的纳米级β-磷酸三钙的FT-IR图谱；图3为本专利技术实施例1制备的纳米级β-磷酸三钙的SEM照片；图4为本专利技术实施例1制备的纳米级β-磷酸三钙的局部TEM照片。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合附图和实施例来详细说明本专利技术。实施例1一种纳米级β-磷酸三钙的制备方法，包括以下步骤：1)将7.1561gCa(NO3)2·4H2O溶于100mL去离子水中，搅拌溶解后，得到钙离子溶液，向配制的钙离子溶液中加入氧化石墨烯分散液，搅拌均匀，得到溶液A，所制溶液A中氧化石墨烯的浓度为0.2mg/mL；2)将2.6814g磷酸氢二铵溶于100mL去离子水制得磷酸盐水溶液，在室温下，以1.5mL/min的滴加速度向溶液A中滴加磷酸盐水溶液，滴加过程中，用氨水调节反应体系的pH至7，待磷酸盐水溶液滴加完毕后，持续搅拌30min，然后，在35℃的温度条件下微波水热反应40min，待微波水热反应结束后，静置12h，得到磷酸三钙沉淀；3)将磷酸三钙沉淀用去离子水和无水乙醇各离心洗涤三次，然后，在90℃的烘箱中充分干燥，最后，将干燥后的磷酸三钙沉淀在720℃的马弗炉中煅烧2h，随炉冷却，得到纳米级β-磷酸三钙，其中，煅烧过程中煅烧升温速率为10℃/min。对本实施例的纳米级β-磷酸三钙进行XRD、FT-IR、SEM、TEM测试，测试结果分别如图1、图2、图3和图4所示。由图1、图2、图3和图4可知，本实施例的纳米级β-磷酸三钙结晶度高，形貌大小均匀，分散性好，平均粒径为59.75±12.84nm。实施例2一种纳米级β-磷酸三钙的制备方法，包括以下步骤：1)将7.1561gCa(NO3)2·4H2O溶于100mL去离子水中，搅拌溶解后，得到钙离子溶液，向配制的钙离子溶液中加入氧化石墨烯分散液，搅拌均匀，得到溶液A，所制溶液A中氧化石墨烯的浓度为0.4mg/mL；2)将2.6814g磷酸氢二铵溶于100mL去离子水制得磷酸盐水溶液，在室温下，以1.5mL/min的滴加速度向溶液A中滴加磷酸盐水溶液，滴加过程中，用氨水调节反应体系的pH至7，待磷酸盐水溶液滴加完毕后，持续搅拌30min，然后，在35℃的温度条件下微波水热反应40min，待微波水热反应结束后，静置12h，得到磷酸三钙沉淀；3)将磷酸三钙沉淀用去离子水和无水乙醇各离心洗涤三次，然后，在90℃的烘箱中充分干燥，最后，将干燥后的磷酸三钙沉淀在720℃的马弗炉中煅烧2h，随炉冷却，得到纳米级β-磷酸三钙，其中，煅烧过程中煅烧升温速率为10℃/min。对本实施例的纳米级β-磷酸三钙进行XRD、FT-IR、SEM、TEM测试。经测试可知，本实施例的纳米级β-磷酸三钙结晶度高，形貌大小均匀，分散性好，平均粒径为51.43本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米级β‑磷酸三钙的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)配制钙离子溶液，并向所述钙离子溶液中加入氧化石墨烯分散液，搅拌均匀，得到溶液A；2)在室温下，向所述溶液A中滴加磷酸盐水溶液，滴加过程中，调节反应体系的pH至7，待所述磷酸盐水溶液滴加完毕后，持续搅拌一段时间，然后，在一定温度下进行微波水热反应，待所述微波水热反应结束后，静置，得到磷酸三钙沉淀；3)将所述磷酸三钙洗涤、干燥后，煅烧、冷却，得到纳米级β‑磷酸三钙。

【技术特征摘要】
1.一种纳米级β-磷酸三钙的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)配制钙离子溶液，并向所述钙离子溶液中加入氧化石墨烯分散液，搅拌均匀，得到溶液A；2)在室温下，向所述溶液A中滴加磷酸盐水溶液，滴加过程中，调节反应体系的pH至7，待所述磷酸盐水溶液滴加完毕后，持续搅拌一段时间，然后，在一定温度下进行微波水热反应，待所述微波水热反应结束后，静置，得到磷酸三钙沉淀；3)将所述磷酸三钙洗涤、干燥后，煅烧、冷却，得到纳米级β-磷酸三钙。2.根据权利要求1所述的纳米级β-磷酸三钙的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中所述配制钙离子溶液包括：将可溶性钙盐溶于去离子水中，搅拌，得到钙离子溶液；所述可溶性钙盐为Ca(NO3)2·4H2O、CaCl2中的一种。3.根据权利要求1所述的纳米级β-磷酸三钙的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中所述钙离子溶液的浓度为0.3-1.8mol/L，所述溶液A中氧化石墨烯的浓度为0.1-0.8mg/mL。4.根据权利要求1所述的纳米级β-磷酸三钙的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中...

【专利技术属性】
技术研发人员：王欣宇，罗晶，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42