張小立，范積偉，劉 英，張照軍

（中原工學(xué)院，鄭州450007）

煅燒溫度對沉淀法制備羥基磷灰石純度的影響

張小立，范積偉，劉 英，張照軍

（中原工學(xué)院，鄭州450007）

利用沉淀法制備羥基磷灰石（HAP），對影響HAP的工藝因素——煅燒溫度進(jìn)行了分析研究.試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著煅燒溫度的提高，有利于獲得純度較高的HAP；但煅燒溫度達(dá)到1000℃時(shí)，紅外圖譜中3 640cm－1左右的OH－吸收峰變?nèi)?，HAP產(chǎn)物分解；當(dāng)Ca／P比為1.67時(shí)，有利于獲得高純度的HAP.

羥基磷灰石；煅燒溫度；純度

羥基磷灰石（HAP）具有與人體骨組織相似的無機(jī)成分，它含有人體組織所必需的鈣和磷元素，且不含其他有害元素.植入體內(nèi)后，在體液的作用下，鈣和磷會游離出材料表面，被機(jī)體組織所吸收，并能與人體骨骼組織形成化學(xué)鍵結(jié)合，生長出新的組織［1－2］.因此，羥基磷灰石陶瓷是目前公認(rèn)的具有良好的生物相容性，并具有骨引導(dǎo)性即生物活性的陶瓷材料.

羥基磷灰石粉末的合成方法一般可分為4種［3］：濕式法、水熱法、超聲波合成法、干式法.濕式法是在水溶液中，使磷酸鹽和鈣鹽在一定的條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成溶解度較小的羥基磷灰石晶粒.其過程一般可分為化學(xué)沉淀反應(yīng)和水解反應(yīng).

本研究利用沉淀法制備HAP，討論了煅燒溫度對其純度的影響.

1 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)中采用2組原料：Ca（NO3）2·4H2O（分析純）和 H3PO4（分析純）與Ca（NO3）2和 NH4H2PO4.將以上原料按Ca／P＝1.67和Ca／P＝1.00的比例溶于水，配制起始溶液，并將氨水逐滴滴加到配制的起始溶液中.溶液始終在恒溫40℃下，用磁力攪拌器劇烈攪拌，調(diào)節(jié)pH值到所需值，繼續(xù)攪拌30min后靜置，過濾、去離子水洗滌、無水乙醇洗滌并烘干.將烘干后的產(chǎn)物在600℃、700℃、900℃和1000℃溫度下煅燒，然后取出并冷卻到室溫，研磨后得到HAP粉末.

以上2組制備HAP試驗(yàn)的反應(yīng)式分別如下：

2 結(jié)果與討論

利用反應(yīng)式（1），選擇Ca／P＝1.67，pH 值為10，煅燒溫度分別為600℃和900℃，所得HAP的紅外光譜分別見圖1（a）和（b）.在圖1所示的紅外光譜中，601cm－1和3 640cm－1左右的吸收峰是由OH－形成的［4］.由圖1可知，對應(yīng)601cm－1和3 640cm－1左右的吸收峰，煅燒溫度為600℃時(shí)的振幅要比煅燒溫度為900℃時(shí)的振幅大.這說明，煅燒溫度為900℃時(shí)試樣中OH－的含量要大于煅燒溫度為600℃時(shí)試樣中OH－的含量.因而，在制備HAP粉末的過程中，煅燒溫度900℃比600℃更有利于生成純度高的HAP粉末.

利用反應(yīng)式（2），選擇Ca／P＝1.67，pH 值為10，煅燒溫度分別為700℃、900℃和1000℃，所得HAP的紅外光譜分別見圖2（a）、（b）、（c）.由于3 640cm－1和601cm－1左右的吸收峰分別為OH－的伸縮振動和擺動，說明樣品中含有OH－基團(tuán)，可見樣品具有羥基結(jié)構(gòu).此外，1 400cm－1吸收峰的寬帶和隆起是由水分子的存在造成的.

從圖2可以看出，隨著煅燒溫度的升高，3 640cm－1左右的OH－吸收峰越來越尖銳，峰值越來越強(qiáng).這說明隨著溫度的升高，羥基磷灰石中的羥基越來越突出，結(jié)晶程度越來越好.但是當(dāng)煅燒溫度超過基灰石中℃時(shí)，會造成HAP分解、OH－吸收峰變?nèi)?從圖2（c）可以看出，OH－吸收峰已經(jīng)變?nèi)?

當(dāng)沉淀法制備HAP的反應(yīng)參數(shù)pH值和煅燒溫度相同而配料比不同時(shí)，HAP的紅外光譜如圖3所示.在圖3（a）中，Ca／P＝1.67；在圖3（b）中，Ca／P＝1.00.紅外光譜圖中1 400cm－1左右的紅外吸收峰是由CO32－產(chǎn)生的；3 640cm－1和601cm－1左右的吸收峰是由OH－產(chǎn)生的.可以看出，圖3（a）中3 640cm－1左右的吸收峰明顯，因而OH－的含量高；這說明當(dāng)Ca／P＝1.67時(shí)，試樣制備過程中沉淀反應(yīng)充分，HAP的純度變得越來越高.而當(dāng)Ca／P＝1.00時(shí)，如圖3（b）所示，紅外光譜圖中3 640cm－1左右的吸收峰明顯退化；這說明HAP產(chǎn)出微弱.

3 結(jié) 語

本文研究了利用沉淀法制備羥基磷灰石（HAP）.結(jié)果表明，煅燒溫度對HAP產(chǎn)物的純度有較大影響.隨著煅燒溫度的提高，產(chǎn)物純度提高；但是當(dāng)煅燒溫度超過1000℃時(shí)，會造成HAP分解、OH－吸收峰變?nèi)?

Ca／P比同樣影響 HAP的純度.當(dāng)Ca／P比為1.67時(shí)，試樣制備過程中反應(yīng)充分，HAP的純度變得越來越高.

［1］ 譚國強(qiáng)，苗鴻雁，寧青菊，等.生物陶瓷材料［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006：1－8.

［2］ 趙冰，杜榮歸，林昌建，等.羥基磷灰石生物陶瓷材料的制備及其新發(fā)展［J］.功能材料，2003（2）：34.

［3］ 李世普.生物醫(yī)用材料導(dǎo)論［M］.武漢：武漢工業(yè)大學(xué)出社，2000：48－49，120－123.

［4］ Lazic S，Zec S，Miljevic N，et al.The Effect of Temperature on the Properities of Hydroxyapatite Precipitated from Calcium Hydroxide and Phosphoric Acid［J］.Thermochimica Acta，2001，374：13－22.

The Effect of Calcine Temperatrue on Purity of HAP Prepared by Method of Precipitation

ZHANG Xiao－li，F(xiàn)AN Ji－wei，LIU Ying，ZHANG Zhao－jun
（Zhongyuan University of Technology，Zhengzhou 450007，China）

Hydroxyapatite（HAP）are prepared by precipitation method，the technical factor－calcine temperature which affects the purity of HAP is discussed.The result shows that improving the calcine temperature would be helpful to gain more pure HAP；but when calcine temperature is reached 1000℃，the peak of 3 640cm－1in FT－IR pattern will be weak，this means the HAP is decomposed.When Ca／P is 1.67，the highly pure HAP will be gained.

HAP；calcine temperature；purity

TQ174.1

A

10.3969／j.issn.1671－6906.2012.05.005

1671－6906（2012）05－0020－03

2012－04－24

河南省科技廳國際合作項(xiàng)目（084300510021）；河南教育廳自然科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目（2011B430028）

張小立（1969－），女，甘肅武威人，高級工程師，博士.