不同钙源的羟基磷灰石的合成及表征

不同钙源的羟基磷灰石的合成及表征

姚成立;严妍;何艳娇;李红英

【摘要】Synthesis methods of hydroxyapatite with different calcium sources under hydrothermal conditions were compared.From SEM,XRD and FT-IR results,it is concluded that the eggshell could be used as an effective source of Ca2+,and its porous structures could also be selected as a hard template in the formation of flower-like hydroxyapatite.Sodium dihydrogen phosphate was used as the sources of PO43-to corrode the CaCO3 to hydroxyapatite.The result indicated that the sodium phosphocreatine would have a wide application prospect in the synthesis of high purity hydroxyapatite by hydrothermal decomposition.%通过比较法研究了不同钙源在水热条件下合成羟基磷灰石的方法.SEM,XRD和FT-IR的测试结果表明,蛋壳不仅可以成为有效钙源,而且多孔结构还可充当硬模板,在磷酸二氢钠缓慢腐蚀CaCO3的同时提供PO43-诱导生成花状羟基磷灰石.研究表明,磷酸肌酸钠水热缓慢分解释放磷酸根在合成高纯度羟基磷灰石方面有着广阔的应用前景.【期刊名称】《分析测试学报》

【年(卷),期】2017(036)004

【总页数】6页(P544-549)

【关键词】羟基磷灰石;蛋壳粉;磷酸肌酸钠;水热反应

【作者】姚成立;严妍;何艳娇;李红英

【作者单位】合肥师范学院化学与化学工程学院,安徽合肥230601;合肥师范学院

化学与化学工程学院,安徽合肥230601;合肥师范学院化学与化学工程学院,安徽合

肥230601;合肥师范学院化学与化学工程学院,安徽合肥230601

【正文语种】中文

【中图分类】O657.3;P578.92

羟基磷灰石[Ca5(PO4)3(OH),HA]是天然骨的主要无机成份。在类型多样的磷酸盐中，羟基磷灰石是酸性条件下最为稳定的形态[1]。其中纳米羟基磷灰石具有很高

的比表面积和独特的性能，使得仿生合成的纳米羟基磷灰石等在整形外科或骨替代物方面有着广泛的应用前景[2-4]。此外，羟基磷灰石还广泛用于药物载体[5-7]等。目前合成羟基磷灰石的过程中，高温热处理技术中的水热法倍受欢迎[8]。在水热

条件下，有利于溶液的扩散，以及在一定程度上提高反应物活性，此外还可以通过控制反应条件，合成出一系列介稳结构、特殊凝聚态与聚集态的新物质、以及规则取向和晶形完美的晶体材料。肌酸磷酸二钠是一种含磷生物分子，在受热条件下可以水解释放出磷酸根并用于羟基磷灰石的矿化合成。与传统的磷酸盐相比，采用肌酸磷酸二钠作为磷源具有明显的优势：在受热条件下缓慢释放磷酸根可以避免磷酸钙、羟基磷灰石的快速成核和生长；通过控制肌酸磷酸二钠的水解速率可以控制产物的形貌、尺寸和结构；肌酸磷酸二钠及其水解产物具有良好的生物相容性，明显有益于诱导合成的磷酸钙、羟基磷灰石纳米颗粒的生物相容性[9-11]。鉴于鸡蛋壳主要由碳酸钙和有机质组成，利用蛋壳作为天然的绿色钙源合成HA粉体，可为蛋壳的高附加值产品的应用开发提供新的技术途径。目前已有文献报道了蛋壳制备HA生物材料的工艺技术，如微波合成、水热合成HA等，并分别就不同工艺参数对其热稳定性、形态特征、颗粒大小等的影响进行了对比研究，对合成产物的应用作了有益探讨[12-17]。

综合上述研究，不难发现多数研究通过煅烧蛋壳粉可获得纯度很高的CaO粉体，再用其与可溶性含磷无机盐来合成HA，虽然此方法可以成功合成HA，但该过程

属于高能耗，又丧失了蛋壳生物性，无法体现蛋壳在合成中的双重作用：钙源和硬模板。为了考察供磷模式对羟基磷灰石结构和性能的影响，以磷酸肌酸二钠为磷源在水热条件下水解缓慢释放磷酸根合成HA，并对其结构性能进行表征。与传统的磷酸盐相比，采用肌酸磷酸二钠作为磷源具有明显优势：磷酸根缓慢供给可以避免磷酸钙、羟基磷灰石的快速成核和生长；通过控制肌酸磷酸二钠的水解速率可以控制产物的形貌、尺寸和结构；肌酸磷酸二钠及其水解产物具有良好的生物相容性，明显有益于诱导合成的磷酸钙、羟基磷灰石纳米颗粒的生物相容性。本文通过对上述研究的对比，从生物废弃物中获得钙源，并用作硬模板在水热条件下简便地获取了HA；同时利用磷酸肌酸二钠为磷源简易制备纯度较高的HA。此方法是比较可

行的HA制备方法，并具备理想的预期应用效果，体现了环境友好和绿色化学理念。

1.1 仪器与试剂

扫描电子显微镜(FESEM)测试通过日立S-1510扫描电镜(Hitachi公司)完成。产物的物相分析在XRD-6000型X射线衍射仪(日木岛津Shimadzu公司)上进行，采

用Cu Kα(λ=0.154 18 nm)，加速电压和电流分别为40 kV和30 mA，扫描速率(2θ)为10°/min，2θ角扫描范围为10°～80°。红外光谱测试在傅立叶变换红外光谱仪(NEXUS-870，美国尼高力仪器公司，频率范围:400～4 000 cm-1)上进行测定。

磷酸肌酸二钠盐(阿拉丁试剂(上海)有限公司)、无水氯化钙(分析纯)、无水乙醇(分

析纯)、六亚甲基四胺(分析纯)、磷酸二氢钠(分析纯)、新鲜蛋壳若干。为了获得符合生成羟基磷灰石的Ca/P比，在设计实验方案时，反应物的Ca/P化学计量比均

约为1.67。除特别说明外，所有在样品制备中使用的化学试剂均为分析级，使用

前未做进一步的提纯。实验用水为去离子水。