一种纳米纤维素/羟基磷灰石纳米球的制备方法技术

本发明专利技术属于一种以纳米纤维素作为模板剂合成纳米纤维素/羟基磷灰石纳米球的制备方法，包括以下成分：0.05‑0.5wt％纳米纤维素，0.1‑0.5wt％氯化钙，0.1‑0.5wt％磷酸二氢铵，以及0.1‑2.0wt％氢氧化钠，制备方法包括以下步骤：1)将制备好的纳米纤维素悬浮液稀释成0.05‑0.5wt％的甲醇悬浮液，超声处理10‑30min，在磁力搅拌条件下将30‑150g 0.05‑0.5wt％分散好的纳米纤维素悬浮液加入到烧杯中；2)在25‑40℃下，将上述悬浮液液在磁力搅拌作用下将2‑10mL氢氧化钠水溶液调节pH值至9‑11.2并搅拌10‑30min，接着加入2‑10mL磷酸二氢铵水溶液并搅拌30‑60min；最后加入2‑10mL氯化钙水溶液并搅拌2‑5h；3)采用乙醇溶液、去离子水将上述悬浮液在10000r/min离心作用下离心分离并洗涤2‑4次，经过冷冻干燥技术获得纳米纤维素/羟基磷灰石复合气凝胶。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米纤维素/羟基磷灰石纳米球的制备方法
本专利技术涉及一种以纳米纤维素作为模板剂合成纳米纤维素/羟基磷灰石纳米球的制备方法，主要应用于生物医学、吸附催化、造纸领域。
技术介绍
随着纳米技术的发展，人们逐渐认识到纳米粒子具有独特的表面效应、小尺寸效应和量子效应等独特性能。而纳米材料的独特性能也随着纳米技术的发展而达到了一种不同的认识层次，以前研究重点放在控制产物的化学计量比上，现在研究的重点主要放在控制晶体的尺寸和形态。羟基磷灰石，由于其独特的生物活性和生物相容性，使其成为一种重要的生物材料。为了拓展羟基磷灰石的研究价值和应用范围，制备具有多种形貌和不同空间结构的羟基磷灰石纳米颗粒，成为生物材料领域研究的热点。在羟基磷灰石的不同制备方法中，通过控制反应添加剂、模板剂、反应温度和pH值等不同参数，可获得不同形貌、粒径、结晶度的羟基磷灰石晶粒/粒子，其中包括羟基磷灰石纳米球。目前，大部分研究集中于采用外加添加剂对羟基磷灰石的形貌结构进行调控。其原理是利用模板和溶液对无机物的相界面产生影响，在模板作用下，可得到具有晶体成核、生长，形成具有特殊形貌和结构的无机材料。模板在仿生合成技术中具有重要的地位，各种模板调控的合成方法是制备不同结构和性能的无机材料的重要手段。天然纤维素作为地球上可再生资源，具有来源广泛、可生物降解、可再生、成本低的特性。但由于纤维素是天然形成的化合物，结构不完善，物理形态不佳，存在易腐蚀，易断裂等不足，使其在实际应用中受到了一定程度的阻碍。通过将纤维素制备成纳米级高分子材料，利用纳米尺寸效应，可以在一定程度上优化其性能，扩大这一可再生资源的应用领域。通过不同的处理方法(包括化学处理法、机械处理法、酶解法、细菌合成法、静电纺丝法、人工合成法等)可得到不同种类的纳米纤维素。根据不同制备方法和不同原料可分为：纳米纤维素可分为微纤化纤维素(MFC)、原纤化纤维素(CNF)、纤维素纳米晶(CNC)、细菌纳米纤维素(BC)、藻类纳米纤维素(AC)。它不仅具备纤维素的特点，还具有高杨氏模量、高结晶度、高吸水、聚合度高等众多优良特性。每种纳米纤维素在形状、尺寸、长径比、晶体结构和性质方面都有所不同。结合纳米纤维素和羟基磷灰石的特点，考虑将纳米纤维素作为模板剂，开发一种以天然无毒、易降解、绿色环保的纳米纤维素作为模板剂制备具有良好的生物相容性、生物活性、骨传导性、耐高温、阻燃性能、较大比表面积的纳米纤维素/羟基磷灰石纳米球复合材料并应用到生物医学、吸附催化、造纸等领域具有重大意义。本专利技术的一种羟基磷灰石纳米球的制备过程简单易行。在纳米纤维素和甲醇的调控作用下，羟基磷灰石纳米球以纳米纤维素为成核位点逐渐生长成核最后形成尺寸均一的纳米球。本专利技术的纳米纤维素纳米和水合氯化钙、磷酸二氢盐、氢氧化钠原料来源广泛、价格低廉、无毒不致癌，且制备过程环保无污染，制备工艺简单易行。本专利技术是首次利用生物可降解的纳米纤维素制备羟基磷灰石纳米球。
技术实现思路
本专利技术的目的在于开发一种以纳米纤维素作为模板剂制备纳米纤维素/羟基磷灰石纳米球的制备方法，克服羟基磷灰石自聚集成核最后生长成为纳米球和块状及类似花状的形貌不均一的羟基磷灰石的倾向性，实现羟基磷灰石在纳米纤维素和甲醇的诱导作用下形成形貌一致的纳米球。具有绿色环保、生物活性、无毒无污染的特点。本专利技术是通过以下技术方案步骤来实现的：步骤1：将制备好的纳米纤维素悬浮液稀释至0.05-0.5wt％的甲醇悬浮液，超声处理10～30min，在磁力搅拌条件下将30-150g0.05-0.5wt％分散好的纳米纤维素悬浮液加入到烧杯中；步骤2：在25-40℃下，将上述溶液在磁力搅拌作用下将2-10mL氢氧化钠水溶液调节pH值至9-11.2并搅拌10-30min，接着加入2-10mL磷酸二氢铵水溶液并搅拌30-60min；最后加入2-10mL氯化钙水溶液并搅拌2-5h；步骤3：采用乙醇溶液、去离子水将上述悬浮液在8000-12000r/min离心作用下离心分离并洗涤2-4次，经过冷冻干燥技术获得纳米纤维素/羟基磷灰石纳米球复合材料。步骤1所述的纳米纤维素原料来源于针叶木、阔叶木、非木材纤维原料、细菌纤维中的任意一种。所述氯化钙溶液的浓度为0.1-0.5wt％。所述磷酸二氢铵溶液的浓度为0.1-0.5wt％。所述氢氧化钠溶液的浓度为0.1-2.0wt％。步骤2所述磷酸二氢铵、氢氧化钠溶液的加入方式为3-8秒/滴。本专利技术的有益效果是：本专利技术的一种羟基磷灰石纳米球的制备过程简单易行。在纳米纤维素和甲醇的调控作用下，羟基磷灰石纳米前躯体颗粒能在纳米纤维素表面形成均匀羟基磷灰石纳米球，纳米球的的直径在60～500nm范围之内。本专利技术的纳米纤维素和氯化钙、磷酸盐、氢氧化钠原料来源广泛、价格低廉、无毒不致癌，且制备过程环保无污染，制备工艺简单易行。本专利技术是首次利用生物可降解的纳米纤维素在甲醇溶剂中制备羟基磷灰石纳米球。附图说明图1中(a)是纯纳米纤维素的SEM图；(c)是以甲醇为溶剂的纯羟基磷灰石的SEM图；(b)是以去离子水为溶剂的纯羟基磷灰石的SEM图；(d)是纳米纤维素/羟基磷灰石纳米球复合材料的SEM图；具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明实施例1在26℃下，将制备好的纳米纤维素凝胶稀释成0.06wt％的去离子水悬浮液，超声处理10min形成均一50g悬浮液，在磁力搅拌条件下将50g0.06wt％分散好的纳米纤维素悬浮液加入到150mL烧杯中，在磁力搅拌器作用下持续搅拌4h，然后在-55℃下经冷冻干燥技术16h后形成纳米纤维素气凝胶。进行扫描电镜(SEM)测试。实施例2在26℃下，在磁力搅拌作用下将提前制备好的0.1wt％的氢氧化钠水溶液加入到50g的甲醇溶液中，调节pH值至11.0并搅拌20min，接着加入3mL0.1wt％磷酸二氢铵水溶液并搅拌30min；最后加入3mL0.1wt％氯化钙水溶液并搅拌4h后陈化12h。在-60℃下经冷冻干燥16h后形成纯羟基磷灰石粉末。最后将所得粉末进行扫描电镜(SEM)测试。实施例3在26℃下，将制备好的纳米纤维素凝胶稀释成0.06wt％的甲醇悬浮液，超声处理10min形成均一的50g甲醇悬浮液，在磁力搅拌条件下将提前制备好的0.1wt％的氢氧化钠水溶液加入到上述悬浮液中，调节pH值至11.0并搅拌20min，接着加入3mL0.1wt％磷酸二氢铵水溶液并搅拌30min；最后加入3mL0.1wt％氯化钙水溶液并搅拌4h后陈化12h。在-60℃下经冷冻干燥16h后形成纳米纤维素/羟基磷灰石复合材料。最后将所得复合材料进行扫描电镜(SEM)测试。测试结果表明，纯羟基磷灰石的形貌不同，有纳米球和块状，尺寸大小不均一。而引入纳米纤维素作为模板剂和和甲醇作为后，能够有效地阻止羟基磷灰石的自成核生长结晶成块状。由于纳米纤维素表面存在羟基和羧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米纤维素/羟基磷灰石纳米球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：将制备好的纳米纤维素悬浮液稀释成0.05-0.5wt％的甲醇悬浮液，超声处理10～30min，在磁力搅拌条件下将30-150g 0.05-0.5wt％分散好的纳米纤维素悬浮液加入到烧杯中；/n步骤2：在25-40℃下，将上述溶液在磁力搅拌作用下将2-10mL氢氧化钠水溶液调节pH值至9-11.2并搅拌10-30min，接着加入2-10mL磷酸二氢铵水溶液并搅拌30-60min；最后加入2-10mL氯化钙水溶液并搅拌2-5h；/n步骤3：采用乙醇溶液、去离子水将上述悬浮液在8000-12000r/min离心作用下离心分离并洗涤2-4次，经过冷冻干燥技术获得纳米纤维素/羟基磷灰石复合气凝胶。/n

【技术特征摘要】
1.一种纳米纤维素/羟基磷灰石纳米球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将制备好的纳米纤维素悬浮液稀释成0.05-0.5wt％的甲醇悬浮液，超声处理10～30min，在磁力搅拌条件下将30-150g0.05-0.5wt％分散好的纳米纤维素悬浮液加入到烧杯中；
步骤2：在25-40℃下，将上述溶液在磁力搅拌作用下将2-10mL氢氧化钠水溶液调节pH值至9-11.2并搅拌10-30min，接着加入2-10mL磷酸二氢铵水溶液并搅拌30-60min；最后加入2-10mL氯化钙水溶液并搅拌2-5h；
步骤3：采用乙醇溶液、去离子水将上述悬浮液在8000-12000r/min离心作用下离心分离并洗涤2-4次，经过冷冻干燥技术获得纳米纤维素/羟基磷灰石复合气凝胶。


2.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述纳米纤维素...

【专利技术属性】
技术研发人员：安兴业，胡钦，刘佳雯，刘洪斌，刘利琴，张伟，
申请(专利权)人：天津科技大学，
类型：发明
国别省市：天津;12