碳酸钙磷酸化工艺制备多孔球形羟基磷灰石.pdf

第6卷第1期过程工程学报Vol . 6 No . 1 2006 年 2 月 The Chinese Journal of Process Engineering Feb. 2006收稿日期:2005?03?15,修回日期:2005?06?17 作者简介:张文龙(1968?),男,江西省莲花县人,硕士,副教授,研究方向:化工分离与新型材料,Tel: 0791-8331741, E-mail: wl_******@. 碳酸钙磷酸化工艺制备多孔球形羟基磷灰石张文龙, 刘燕燕, 李永绣, 蒋柏泉(南昌大学化工系,江西南昌 330029) 摘要:研究了通过磷酸化工艺制备多孔球形羟基磷灰石的可行性. 利用(NH4)2HPO4, Na2HPO4溶液或其混合溶液,在微波加热条件下对粒度约15 μm的球形碳酸钙进行磷酸化处理,通过ESEM, XRD和EDS等手段进行表征. 结果表明,在微波加热条件下,球形碳酸钙通过与HPO42?发生阴离子交换反应,可在15 min的较短时间内转化成羟基磷灰石主相. 不同组成的HPO42?处理液对微波加热转化反应的历程有显著影响,进而影响颗粒形貌、结构和物相组成. 在不同条件下可制备出从绒毛状到细小颗粒堆积体等不同形状的多孔球形羟基磷灰石. 关键词:碳酸钙;磷酸化;羟基磷灰石;微波辐射中图分类号:+2 文献标识码:A 文章编号:1009?606X(2006)01?0037?051 前言羟基磷灰石是一种重要的生物医学材料,它在催化剂载体、药物缓释载体、生物分离介质、重金属吸附分离介质等方面的应用备受关注[1?5]. 长期以来,人们对羟基磷灰石粉体的制备方法,尤其是晶相结构、粒子大小和形貌控制做了大量研究工作,已有关于亚微和纳米级羟基磷灰石粉体合成方面的报道[6?8],而微米级、较大粒径球形羟基磷灰石的制备却鲜见报道. 陈晓明等[9]利用间歇加料方式通过液相沉淀法制得微米级的片状羟基磷灰石. 最近,Sarig等[10]借助微波辐射快速加热形成羟基磷灰石的过饱和溶液,再经急速冷却得到一种由羟基磷灰石微晶聚集而成的、具有贯通空隙结构的微球体,其粒径约为2~4 μm. 值得指出的是,Sarig等是在极稀的溶液中进行实验的,通过此法制备球状形基磷灰石存在一定的局限性. 能否参考利用珊瑚水热转换制备羟基磷灰石的方法[11]间接合成微米级球形羟基磷灰石呢?其关键是找到合适的球形碳酸钙作为原料. 有关球形碳酸钙的制备及结构控制方面的报道[12?14]较多. 利用碳酸钙的结构、形貌和大小容易控制的特点,通过水热反应将其转化为具有相应结构的羟基磷灰石,有望克服溶液结晶合成羟基磷灰石过程中受溶液浓度限制和难以得到规则球形结构晶体的局限性,为球形羟基磷灰石的制备提供新方法. 本研究的目的是以自制的球形碳酸钙为原料,探讨利用微波水热法与磷酸根离子进行阴离子交换反应,将其转化为羟基磷灰石的可行性. 重点研究HPO42?处理液组成对转化产物颗粒形貌、结构和物相组成的影响. 实验材料、装置及仪器试剂CaCl2, (NH4)2CO3, Na2HPO4和(NH4)2HPO4均为分析纯,水为二次蒸馏水. 碳酸