[发明专利]一种羟基磷灰石单晶纳米棒及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种一维纳米材料及其制备方法，具体涉及一种以植物为模板制备能组成植物特殊微观结构的羟基磷灰石单晶纳米棒及其制备方法，属于材料化学领域。

背景技术

羟基磷灰石，又称羟磷灰石，分子式为Ca₁₀（PO₄)₆(OH)₂，是一类应用广泛的生物活性陶瓷材料。由于其成分与生物机体骨骼的无机成分相似，因而引起人们的广泛关注。随着人们认识的不断提高，许多研究结果表明，羟基磷灰石是一种无毒、无致癌、无副作用和具有良好生物相容性的生物活性材料，植入体内后可引导新骨的生长；人们还发现羟基磷灰石具有固体碱性能和较强的离子交换能力，因此在催化载体、离子交换领域得到了广泛的运用；同时还能吸附有毒的离子和具有温敏、湿敏效应。此外，近期研究发现，纳米羟基磷灰石能抑制癌细胞的生长，对正常的细胞没有副作用，为制备新一代抗癌药物提供了新的途径。

羟基磷灰石具有很多优良的特性，除与本身特性相关外，还与其制备方法和微观结构有密切的关系。

羟基磷灰石的合成方法大致分为两类：干法合成和湿法合成。干法包括机械化学合成法和微波固定合成法；湿法合成包括水热合成法、沉淀法、微乳液法和溶胶-凝胶法等。羟基磷灰石的形貌有针状、球状、棒状、片状等。

目前，羟基磷灰石单晶主要是通过水热法制备，王友法等（硅酸盐通报，2001，2，30-34）以四水硝酸钙和磷酸氢二氨为原料制备了针状羟基磷灰石单晶；中国发明（申请号201110116542.1）报道了一种具有荧光标记的含氟羟基磷灰石单晶纳米梭及其制备方法，通过在含氟羟基磷灰石制备过程中掺杂稀土元素铕和铽制备出具有荧光标记的单晶纳米梭；中国发明（申请号201110116552.5）报道了用水热法制备掺杂稀土的氟羟基磷灰石单晶纳米线的方法；刘惠娟等以采用机械球磨法，以乙醇作球磨介质，成功合成具有结晶取向性的羟基磷灰石纳米片； Yuxiu Sun等（Ceram. Int, 2006, 32, 951-954）以聚乙二醇、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）、正己烷、正丁醇、环己烷、四水硝酸钙和磷酸氢二氨为原料通过反相微乳液法制备了羟基磷灰石单晶纳米棒。

利用上述技术制备的羟基磷灰石单晶存在的不足是：羟基磷灰石单晶颗粒排列不规则，无法组成特定的形貌，而且比表面积较小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以植物为模板制备能组成植物特殊微观结构的羟基磷灰石单晶纳米棒的制备方法，以可溶性磷酸盐和钙盐为原料，采用水热法合成出能组成植物特殊微观结构的羟基磷灰石单晶纳米棒。该方法具有反应体系简单，原料易得，操作方便，对环境无污染等优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案步骤如下：

（1）将可溶性磷酸盐溶于去离子水中，搅拌使其完全溶解得均一透明溶液，并在其中加入植物模板，其中每升去离子水中溶解0.01-0.5摩尔磷酸盐，每升磷酸盐溶液中添加0.5-15g植物模板；

（2）将一定质量的钙盐边搅拌边滴加入上述磷酸盐水溶液中，滴加完后继续搅拌0.1-1h，然后超声5-10分钟，其中Ca:P的摩尔比为1.67，溶液pH值为8-12（用氢氧化钠、氢氧化钾或氨水调节pH值），搅拌的速度为200-800rpm； 

（3）将步骤（2）的溶液转入水热合成反应釜中，在85-200℃下恒温处理10-24h后，然后自然冷却至室温；

（4）过滤步骤（3）所得的溶液，收集滤渣，滤渣用超纯水超声洗涤15分钟，然后在65℃的烘箱中干燥12小时，最后将干燥后的样品放入马弗炉中煅烧，即得到能组成植物特殊微观结构的羟基磷灰石单晶纳米棒。

    本发明中所述可溶性磷酸盐为磷酸正盐或/和磷酸的酸式盐，两者混合是任意比例混合。

    本发明中所述磷酸正盐为磷酸钠或/和磷酸钾，两者混合是任意比例混合；磷酸的酸式盐为磷酸一氢钠、磷酸一氢钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二铵中一种或几种的任意比混合物。

    本发明中所述植物模板为具有长纤维或维管的干燥植物。

本发明中所述植物模板为棉花、水葫芦根、树叶、丝瓜瓤、茶叶中一种。

植物模板可以直接干燥后备用，也可以用质量分数为1%-8%的盐酸浸泡2-24小时，并用超纯水洗至中性，放入烘箱中60℃烘干备用。

本发明中所述钙盐为氯化钙、硝酸钙、碳酸钙中一种。

本发明中所述钙盐的滴加速度为1-10ml/min。