基于固相球磨法制备高比表面积羟基磷灰石材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于固相球磨法制备高比表面积羟基磷灰石材料的方法，采用固相机械球磨法，一步制备出高比表面积的纳米

【技术实现步骤摘要】
基于固相球磨法制备高比表面积羟基磷灰石材料的方法


[0001]本专利技术公开涉及无机材料制备的
，尤其涉及一种基于固相球磨法制备高比表面积羟基磷灰石材料的方法
。

技术介绍

[0002]羟基磷灰石
(HAP)
是一种发展于
20
世纪末的新型生物无机材料，分子式为
Ca
10
(PO4)6(OH)2，是脊椎动物骨骼和牙齿的主要矿物成分，具有良好的生物相容性
、
生物活性和强吸附能力
。HAP
因其特殊的结构和热力学稳定性而表现出特有的物理性质与化学性质
。HAP
被广泛应用在生物医学
、
催化化学
、
环境污染物吸附等领域
。
目前羟基磷灰石的制备方法主要有两种：液相法和固相法
。
其中，液相制备最常用的方法是化学沉淀法和水热合成法
。
液相法制备原理简单，能够制备出特殊结构与形貌的
HAP
，然而由于在液相条件下反应，反应条件复杂难以控制，生产成本较高，大批量的生产受到了限制，同时液相制备法在干燥和焙烧过程中样品很容易发生团聚，反应条件复杂难以获得高比表面积的纳米
HAP
；固相法虽然可制备出纯度高，结晶好的
HAP
，但是纳米粒子粒径分布不均匀，而且对设备条件要求较高，不易操作，难以适应大规模生产的要求
。
[0003]目前，特殊纳米结构的
HAP
仅在实验室进行基础研究，尚未开展相关工业放大试验研究
。
工业上主要采用湿法制备羟基磷灰石，很难控制其反应条件，而且反应时间长，制备条件苛刻
。
专利
CN1155359811A
公开了一种在常温下制备大比表面积羟基磷灰石的方法，利用共沉淀法在常温下制备大比表面积和低结晶度的羟基磷灰石
(HAP)
，通过研究反应温度，反应物投入不同等条件，实现对
HAP
片层大小和厚度的调控，进而制备获得结构稳定大比表面积的羟基磷灰石，缺点是该制备方法过程复杂，原料中氨水具有刺激性味道，而且制备过程中需要冷冻干燥，生产时间相对较长
。
专利
CN114275751A
利用晶种在常温下合成大比表面积的羟基磷灰石，该制备方法过程复杂，原料有易挥发性物质，需要在
80
～
90℃
水浴下反应
。
利用液相法制备的羟基磷灰石形貌虽然可控，但是收率较低，产品比表面积较小
。
目前，选择适宜的制备方法，简单高效宏量制备大比表面积的羟基磷灰石
(HAP)
仍具有一定难度
。
而用固相法制备，特别是机械球磨法，是一种节能
、
高效的材料制备技术，已被用于制备纯元素
、
合金或复合材料
。
但是并不适用于纳米羟基磷灰石粉体的制备，其获得
HAP
产品的纯度低，颗粒分布不均匀，反应时间过长，能耗高，仅限于实验室研究，批量的放大研究尚未见报道
。
[0004]综上，基于不同形貌与结构
HAP
材料的设计制备，研发一种简单高效的高比表面积纳米
HAP
的制备方法，成为人们解决上述应用问题的关键
。

技术实现思路

[0005]鉴于此，本专利技术提供了一种基于固相球磨法制备高比表面积羟基磷灰石材料的方法，以解决以往进行高比表面积羟基磷灰石材料制备时，存在过程复杂，难度系数大的问题
。
[0006]本专利技术提供的技术方案，具体为，一种基于固相球磨法制备高比表面积羟基磷灰石材料的方法，包括如下步骤：
[0007]1)
将无机钙盐和磷酸氢盐置于球磨罐中，在球磨罐中加入磨球进行球磨反应，获得纳米
HAP
及钙盐的混合物；
[0008]2)
将所述纳米
HAP
及钙盐的混合物，依次水洗
、
干燥
、
研磨后，最终获得高比表面积的
HAP
白色粉末产品
。
[0009]优选，步骤
1)
中所述无机钙盐与所述磷酸氢盐的加入摩尔比为
10
：
6。
[0010]进一步优选，在步骤
1)
中还加入了钾盐或片碱，若加入片碱，步骤
1)
中无机钙盐与片碱的加入摩尔比为
1:(0
～
1)。
[0011]进一步优选，所述无机钙盐为氢氧化钙
。
[0012]进一步优选，所述磷酸氢盐为磷酸氢二铵
、
磷酸氢二钾或磷酸氢二钠
。
[0013]进一步优选，所述片碱为氢氧化钠或氢氧化钾
。
[0014]进一步优选，所述钾盐为碳酸钾
。
[0015]进一步优选，所述球磨反应中，磨球与原料的质量比约为
(0.5
～
3):1
，且球磨罐的转速为
40
～
500r/min
，球磨反应时间为
0.2
～
6h。
[0016]进一步优选，步骤
2)
中采用高速离心或者恒压抽滤的方式进行水洗
。
[0017]进一步优选，步骤
2)
中干燥为鼓风干燥，干燥温度为
50
～
150℃
，时间为2～
24h。
[0018]本专利技术提供的基于固相球磨法制备高比表面积羟基磷灰石材料的方法，采用固相机械球磨法，一步制备出高比表面积的纳米
HAP
，利用投入不同的钙盐及磷酸氢盐进行配比，并研究片碱的用量及种类，控制制备工艺条件，实现对
HAP
比表面积
、
孔容及孔结构的调控
。
该制备方法所得到的介孔
HAP
具有高的比表面积，解决了以往在常温下合成的
HAP
比表面积小
、
制备工艺复杂
、
成本高等缺点，该制备过程不需要大量溶剂，不会引入新的杂质及污染物，并且在室温下就可以快速合成
。
[0019]本专利技术提供的基于固相球磨法制备高比表面积羟基磷灰石材料的方法，具有工艺路线简单
、
普适性强
、
合成时间短
、
产品纯度高等优点，而且通过优化制备工艺，可以调控所制备
HAP
的比表面积及其孔结构，该方法
HAP
产品收率高，有利于大规模工业化生产
。
[0020]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于固相球磨法制备高比表面积羟基磷灰石材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)
将无机钙盐和磷酸氢盐置于球磨罐中，在球磨罐中加入磨球进行球磨反应，获得纳米
HAP
及钙盐的混合物；
2)
将所述纳米
HAP
及钙盐的混合物，依次水洗
、
干燥
、
研磨后，最终获得高比表面积的
HAP
白色粉末产品
。2.
根据权利要求1所述基于固相球磨法制备高比表面积羟基磷灰石材料的方法，其特征在于，步骤
1)
中所述无机钙盐与所述磷酸氢盐的加入摩尔比为
10
：
6。3.
根据权利要求1所述基于固相球磨法制备高比表面积羟基磷灰石材料的方法，其特征在于，在步骤
1)
中还加入了钾盐或片碱，若加入片碱，步骤
1)
中无机钙盐与片碱的加入摩尔比为
1:(0
～
1)。4.
根据权利要求1所述基于固相球磨法制备高比表面积羟基磷灰石材料的方法，其特征在于，所述无机钙盐为氢氧化钙
。5.
根据权利要求1所述基于固相球磨法制备高比表面积羟基磷灰...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗雨欣，赵震，王学民，韩思影，叶云，李佳慧，
申请(专利权)人：沈阳师范大学，
类型：发明
国别省市：