陈化时间对沉淀法制备羟基磷灰石纯度的影响研究

张小立，刘 英，张照军，李爱梅

（中原工学院，郑州450007）

陈化时间对沉淀法制备羟基磷灰石纯度的影响研究

张小立，刘 英，张照军，李爱梅

（中原工学院，郑州450007）

对沉淀法制备羟基磷灰石进行了研究.结果表明：随着陈化时间的延长，OH－的吸收强度越来越突出（说明沉淀反应越来越充分），制备的HAP也越纯、越多；为了得到数量多、纯度高的羟基磷灰石，陈化时间要超过22h；煅烧有利于获得高纯度的羟基磷灰石；当pH值为10时，制备得到的羟基磷灰石纯度高.

陈化时间；羟基磷灰石；纯度

21世纪的今天，生物材料科学已成为一门与人类现代医疗保健密切相关的边缘学科.无机非金属生物医学材料没有毒副作用，与生物体组织有良好的相容性，还有耐腐蚀性等优点，越来越受到人们的重视.其中，生物陶瓷材料的研究与临床应用发展很快，已从短期的替换和填充物发展成为永久性牢固种植物，从生物惰性材料发展到生物活性材料、降解材料及多相复合材料.其中，备受关注的是羟基磷灰石（hydroxyapatite，简称HA或HAP）活性陶瓷材料的研究和临床应用.

羟基磷灰石属生物活性陶瓷材料，它与生物体硬组织有相似的化学成分和结构.HAP具有良好的生物活性和相容性，植入人体后对组织无刺激和排斥作用，能与骨组织形成很强的化学键结合，可用作骨缺损的充填材料，为新骨的形成提供支架，发挥骨传导作用，是理想的硬组织替代材料.

羟基磷灰石纳米微粒的制备方法概括起来有三大类：固相法［1－2］、液相法［3］和气相法［4－6］.其中，液相法由于制备形式多样、操作简单、粒度可控等优点而倍受人们的重视.沉淀法是在综合各种液相法的基础上，新近发展起来的一种制备羟基磷灰石纳米颗粒的技术.该法具有实验设备简单、操作方便、产率高和制得的纳米颗粒大小均一等特点.

用沉淀法制备羟基磷灰石粉体，反应温度不高，合成的粉料纯度较高、颗粒较细，工艺简单，成本相对较低，但是必须严格控制工艺条件，否则极易生成Ca／P值较低的缺钙磷灰石.陈化时间对其纯度有一定影响，但该方面的资料报道较少.本文拟对陈化时间对羟基磷灰石纯度的影响进行研究.

1 试 验

沉淀法是通过把一定浓度的钙盐和磷盐混合搅拌，控制在一定的pH值和温度条件下，使溶液中发生化学反应，生成 HAP沉淀.沉淀物在900℃ 甚至更高的温度下煅烧 ，可获得符合一定比例的HAP晶体粉末.

试验中，将定量的 Ca（NO3）2·4H2O（分析纯）和H3PO4（分析纯）溶于水，按Ca／P＝1.67配制起始溶液；将氨水逐滴滴加到配制的起始溶液中，溶液始终用恒温磁力搅拌器剧烈搅拌；调节pH值到所需值，继续搅拌30min后静置；陈化；过滤、去离子水洗涤、无水乙醇洗涤并烘干；将烘干后的产物在温度900℃下煅烧，然后取出并冷却到室温；研磨后得到HAP粉末.利用红外分析仪分析HAP粉末纯度.反应式为：

2 分析讨论

图1所示为pH＝10，不同陈化时间下HAP的FT－IR图谱（没有经过煅烧）.其中，1 037cm－1左右的吸收峰是由于的吸收造成的，3 417cm－1左右的吸收峰是由于HAP吸收空气中的水蒸气造成的.此外，1 400cm－1左右的吸收峰是由于的吸收造成的；这是因为随着陈化时间的延长，CO2逐渐溶于溶液，形成，且离子呈增加趋势进入 HAP晶格，这样的产物更接近人体骨骼成分.

在红外光谱图中，601cm－1左右的红外光谱吸收峰是由OH－造成的.从图1可以看出，随着陈化时间的延长，从5h、10h到22h，OH－的吸收强度越来越突出，说明沉淀反应越来越充分，制备的HAP也越纯、越多.

图2所示为pH值分别为8、10和12，陈化时间为22h时HAP的FT－IR图谱（经过煅烧）.在图2中，3 640cm－1左右的吸收峰为OH－的伸缩振动和摆动.对比图1（c）和图2（b）可知，HAP经过煅烧后，吸收峰的强度更高，说明所得HAP的数量更多、纯度更高.

从图2还可知，不同的pH值对所得HAP的数量和纯度也有影响.随着pH值从8增加到12，3 640cm－1左右的吸收峰强度从没有逐渐增加到54～40.这说明HAP的数量和纯度随着pH值的增加而改变，当pH值为10时达到最大值.

这是因为磷酸根在溶液中的水解与溶液的pH值有关，在不同的pH值下，水解的程度不同 ，产物就不同.因此，pH值也是羟基磷灰石合成的一个重要影响因素.不同pH值下的水解反应如下：由（3）式可知，当pH值为9～12时，磷酸根在溶液中得到进一步水解，从而有利于HAP的合成.

3 结 语

对沉淀法制备HAP的研究表明，为了得到数量多、纯度高的HAP，陈化时间要超过22h；煅烧有利于获得高纯度的HAP；当pH值为10时，制备得到的HAP纯度高.

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Study on the Effect of Aging Time on the Purity of HAP Prepared by Method of Precipitation

ZHANG Xiao－li，LIU Ying，ZHANG Zhao－jun，LI Ai－mei
（Zhongyuan University of Technology，Zhengzhou 450007，China）

HAP were prepared by method of precipitation.The results show that the longer the aging time，the more strong the absorb peak of OH－；This means the reaction is more sufficient，and the gained HAP is more pure.In order to get large amount of pure HAP，the time for aging should be longer than 22 hours.The results show that the calcine is helpful in gaining pure HAP.When the pH is 10，the high purity HAP will be gained.

aging time；HAP；purity

TQ174.1

A

10.3969／j.issn.1671－6906.2012.03.009

1671－6906（2012）03－0042－03

2012－04－16

河南省科技厅国际合作项目（084300510021）；河南教育厅自然科学研究计划项目（2011B430028）

张小立（1969－），女，甘肃武威人，高级工程师，博士.