羟基磷灰石的合成及其应用的研究进展
发布时间：2021-03-29 13:47
羟基磷灰石因具有优异的生物相容性和生物活性、优异的离子交换性能等,在生物医学领域、污水的治理、氧化剂及催化剂载体等方面被广泛使用。简要介绍了羟基磷灰石的常见合成方法及其具体的制备工艺,详细介绍了其在药物载体、重金属离子吸附以及催化剂载体中的具体应用,并从生物应用、环境功能材料及化学催化领域3个方面总结了国内外的研究进展,展望了该材料的发展方向。
【文章来源】：有色金属材料与工程. 2020,41(06)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
羟基磷灰石的晶体结构[2]
图2为HAP典型的X射线衍射（X-ray diffraction,XRD）谱图，谱图中无杂峰出现，通过对各衍射峰检索确定该产物为六方晶系HAP，与JC-PDS卡片(No:09-0432)进行对照，峰形和出峰位置均十分吻合，为典型的HAP的XRD谱[3]。另外，由于HAP表面还具有丰富的弱碱性位（PO43-中的O2-和OH-）和弱酸性位（如：不饱和配位Ca2+），因此可以通过向结构中引入H+和减少OH-来中和由于Ca2+的损失而引起的电荷不平衡。此外，OH-位点周围的环境易于控制酸碱位点之间的比例，因此也非常利于取代。当Ca和P的原子比为1.50时，HAP充当具有碱性位点的酸催化剂。当Ca和P原子比为1.67时，HAP充当碱性催化剂[4]。又由于HAP具有强的离子交换性，其晶格结构中的Ca2+可以被其它阳离子取代。采用与Ca2+半径（0.099 nm）相近的金属离子取代HAP中的Ca2+，来调节HAP的酸碱位点和酸碱强度，从而能够提高HAP表面吸附位点的强度[5]。如上所述，HAP具有独特的化学组成和晶体结构，因此在生物医用、环境功能材料以及化学催化领域具有非常重要的应用[6-7]。
化学沉淀法是一种常见的HAP制备方法，制备成本低廉，反应过程容易控制[]22。常用的钙盐有Ca(NO3)2·4H2O、Ca(OH)2、Ca HPO4·2H2O、Ca O、Ca Cl2和Ca(OC2H5)2等，常用的磷酸盐有(NH4)2HPO4、H3PO4、Na H2PO4和(CH3O)3PO等。Kong等[23]以Ca(NO3)2·4H2O和H3PO4为原料，采用沉淀法制备了平均晶粒尺寸约为60 nm的HAP粉末。该粉末纯度很高，将HAP粉末在600℃下加热4 h，亦未观察到晶粒粗化。Fulmer等[24]通过对事先合成的Ca HPO4·2H2O水解制备HAP，并研究了在Na2HPO4和水2种溶剂中影响Ca HPO4·2H2O水解的因素。研究发现：在室温下（25℃）Ca HPO4·2H2O在水中水解不充分，随着温度逐渐升高至60℃，水解程度越来越高；而在1 M的Na2HPO4溶剂中，Ca HPO4·2H2O可以完全水解生成HAP，基本不受温度的影响；在Na2HPO4溶液中水解形成的HAP形貌也与在水中水解形成的HAP不同，在水中水解形成的HAP呈针状至球状，而在Na2HPO4溶液中形成的HAP则呈现出小花状的形貌。1.2.3 溶胶–凝胶法
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米羟基磷灰石通过溶酶体-线粒体通路诱导肾小管上皮细胞的凋亡机制[J]. 董文敬,张海松,徐玉晓,崔静,陈玉杰,王倩,葛坤,高燕,董文英. 实用医学杂志. 2020(12)
[2]纳米羟基磷灰石制备方法研究进展[J]. 黄嘉琪,郑炜山,颜聪颖,孙思海,侯佳馨,赵增迎. 石化技术. 2019(09)
[3]阳极氧化电压对水热电化学制备羟基磷灰石涂层的影响[J]. 张学贤,何代华,刘平. 有色金属材料与工程. 2019(04)
[4]羟基磷灰石表面特性差异对重金属污染土壤固化修复的影响[J]. 刘弘禹,张玉杰,陈宁怡,刘桂建,崔红标,梁家妮,周静,魏刚,吴爱国. 环境化学. 2018(09)
[5]眼部整形手术中应用羟基磷灰石的效果观察[J]. 罗浩,沈婷. 中国医药导报. 2014(12)
[6]模板法制备羟基磷灰石纳米结构微球及其机制探讨[J]. 肖东琴,匙峰,姚宁,张成栋,段可,翁杰. 生物化学与生物物理进展. 2013(10)
[7]应用羟基磷灰石生物陶瓷及口腔膜引导骨再生修复牙周骨缺损[J]. 戴晓玮,阮晓慧,尼加提·吐尔逊. 中国组织工程研究. 2012(43)
[8]溶胶-凝胶法制备纳米羟基磷灰石粉体[J]. 徐晓虹,吴建锋,华全,倪扬,闫宇嵩,沈薇薇. 硅酸盐学报. 2012(02)
[9]HAP自组装球的简易合成及其光催化增效作用[J]. 杨小红,刘畅,刘金库,朱子春. 物理化学学报. 2011(12)
[10]医用镍钛形状记忆合金羟基磷灰石涂层的制备及其生物活性[J]. 尹燕,马宝玉,夏天东,夏亚一,达国祖. 中国组织工程研究与临床康复. 2011(34)
博士论文
[1]多形态羟基磷灰石粉体、涂层的制备及表征[D]. 岳雪涛.山东大学 2014
硕士论文
[1]羟基磷灰石对铅吸附性能的研究及其在蚝油中的应用[D]. 金科.中国海洋大学 2012
[2]不同类型羟基磷灰石的制备及其对氟离子吸附行为的研究[D]. 赵延杰.济南大学 2011
本文编号：3107650
【文章来源】：有色金属材料与工程. 2020,41(06)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
羟基磷灰石的晶体结构[2]
图2为HAP典型的X射线衍射（X-ray diffraction,XRD）谱图，谱图中无杂峰出现，通过对各衍射峰检索确定该产物为六方晶系HAP，与JC-PDS卡片(No:09-0432)进行对照，峰形和出峰位置均十分吻合，为典型的HAP的XRD谱[3]。另外，由于HAP表面还具有丰富的弱碱性位（PO43-中的O2-和OH-）和弱酸性位（如：不饱和配位Ca2+），因此可以通过向结构中引入H+和减少OH-来中和由于Ca2+的损失而引起的电荷不平衡。此外，OH-位点周围的环境易于控制酸碱位点之间的比例，因此也非常利于取代。当Ca和P的原子比为1.50时，HAP充当具有碱性位点的酸催化剂。当Ca和P原子比为1.67时，HAP充当碱性催化剂[4]。又由于HAP具有强的离子交换性，其晶格结构中的Ca2+可以被其它阳离子取代。采用与Ca2+半径（0.099 nm）相近的金属离子取代HAP中的Ca2+，来调节HAP的酸碱位点和酸碱强度，从而能够提高HAP表面吸附位点的强度[5]。如上所述，HAP具有独特的化学组成和晶体结构，因此在生物医用、环境功能材料以及化学催化领域具有非常重要的应用[6-7]。
化学沉淀法是一种常见的HAP制备方法，制备成本低廉，反应过程容易控制[]22。常用的钙盐有Ca(NO3)2·4H2O、Ca(OH)2、Ca HPO4·2H2O、Ca O、Ca Cl2和Ca(OC2H5)2等，常用的磷酸盐有(NH4)2HPO4、H3PO4、Na H2PO4和(CH3O)3PO等。Kong等[23]以Ca(NO3)2·4H2O和H3PO4为原料，采用沉淀法制备了平均晶粒尺寸约为60 nm的HAP粉末。该粉末纯度很高，将HAP粉末在600℃下加热4 h，亦未观察到晶粒粗化。Fulmer等[24]通过对事先合成的Ca HPO4·2H2O水解制备HAP，并研究了在Na2HPO4和水2种溶剂中影响Ca HPO4·2H2O水解的因素。研究发现：在室温下（25℃）Ca HPO4·2H2O在水中水解不充分，随着温度逐渐升高至60℃，水解程度越来越高；而在1 M的Na2HPO4溶剂中，Ca HPO4·2H2O可以完全水解生成HAP，基本不受温度的影响；在Na2HPO4溶液中水解形成的HAP形貌也与在水中水解形成的HAP不同，在水中水解形成的HAP呈针状至球状，而在Na2HPO4溶液中形成的HAP则呈现出小花状的形貌。1.2.3 溶胶–凝胶法
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米羟基磷灰石通过溶酶体-线粒体通路诱导肾小管上皮细胞的凋亡机制[J]. 董文敬,张海松,徐玉晓,崔静,陈玉杰,王倩,葛坤,高燕,董文英. 实用医学杂志. 2020(12)
[2]纳米羟基磷灰石制备方法研究进展[J]. 黄嘉琪,郑炜山,颜聪颖,孙思海,侯佳馨,赵增迎. 石化技术. 2019(09)
[3]阳极氧化电压对水热电化学制备羟基磷灰石涂层的影响[J]. 张学贤,何代华,刘平. 有色金属材料与工程. 2019(04)
[4]羟基磷灰石表面特性差异对重金属污染土壤固化修复的影响[J]. 刘弘禹,张玉杰,陈宁怡,刘桂建,崔红标,梁家妮,周静,魏刚,吴爱国. 环境化学. 2018(09)
[5]眼部整形手术中应用羟基磷灰石的效果观察[J]. 罗浩,沈婷. 中国医药导报. 2014(12)
[6]模板法制备羟基磷灰石纳米结构微球及其机制探讨[J]. 肖东琴,匙峰,姚宁,张成栋,段可,翁杰. 生物化学与生物物理进展. 2013(10)
[7]应用羟基磷灰石生物陶瓷及口腔膜引导骨再生修复牙周骨缺损[J]. 戴晓玮,阮晓慧,尼加提·吐尔逊. 中国组织工程研究. 2012(43)
[8]溶胶-凝胶法制备纳米羟基磷灰石粉体[J]. 徐晓虹,吴建锋,华全,倪扬,闫宇嵩,沈薇薇. 硅酸盐学报. 2012(02)
[9]HAP自组装球的简易合成及其光催化增效作用[J]. 杨小红,刘畅,刘金库,朱子春. 物理化学学报. 2011(12)
[10]医用镍钛形状记忆合金羟基磷灰石涂层的制备及其生物活性[J]. 尹燕,马宝玉,夏天东,夏亚一,达国祖. 中国组织工程研究与临床康复. 2011(34)
博士论文
[1]多形态羟基磷灰石粉体、涂层的制备及表征[D]. 岳雪涛.山东大学 2014
硕士论文
[1]羟基磷灰石对铅吸附性能的研究及其在蚝油中的应用[D]. 金科.中国海洋大学 2012
[2]不同类型羟基磷灰石的制备及其对氟离子吸附行为的研究[D]. 赵延杰.济南大学 2011
本文编号：3107650
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