水热法合成球形纳米羟基磷灰石河北大学 魏晨 实验目的1. 了解球形纳米羟基磷灰石的制备的方法。2. 掌握水热法合成纳米微球。3. 熟悉过滤、沉淀、离心等操作。4. 了解X射线衍射、红外光谱和透射电镜用以表征纳米粒子。实验原理羟基磷灰石(HAP)是人体骨骼和牙齿的主要无机成分，合成的纳米HAP与骨骼中HAP 的晶形和结构非常相似，具有优良的生物相容性、生物活性和骨传导作用， 是良好的硬组织修复材料。纳米羟基磷灰石粉体的制备方法主要是水相合成,包括化学沉淀法1、溶胶-凝 胶法2、水热法3、自燃烧法4和微乳液法5等。以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为表面活性剂，利用模板技术水热反应合成球 形纳米羟基磷灰石,通过控制反应温度、 pH 值、反应时间和 CTAB 的浓度并添加 柠檬酸作为螯合剂等工艺条件，可以实现纳米羟基磷灰石粒径大小和形貌的可控 生长。用透射电镜、红外光谱仪和X射线衍射仪等对粉体进行了表征，可分析其粒度， 物相和结晶度。仪器和试剂 仪器：反应釜(聚四氟乙烯为衬底)，烘箱，离心泵，傅立叶红外光谱仪， X 射 线衍射仪，透射电镜。反应试剂:磷酸(H3P04),分析纯;无水氯化钙(CaCl2),分析纯;十六烷基三甲基溴 化铵(CTAB),分析纯；无水乙醇，分析纯；氢氧化钠(NaOH),分析纯；柠檬酸 (C6H8O7 H2O)，分析纯.实验步骤取一定量的H3PO4配成50 mL lmol/L的溶液，加入4mmol的CTAB和一定量的柠 檬酸6，用2 mol/L的氢氧化钠调节其pH为10。按n(Ca) /n(P)=1.67取对应 的CaCl2溶于30mL蒸馏水，在不断搅拌的条件下，缓慢滴加CaCl2溶液。将以上 得到的溶液继续搅拌15 min,然后倒入聚四氟乙烯为衬底的反应釜中，放入烘箱 中在120-160C反应12-14 h。反应产物过滤沉淀后，先用蒸馏水洗涤2次，用无 水乙醇洗2次，再用蒸馏水洗至中性。2000r/min离心分离后在100C烘干，在 550C空气气氛下焙烧6 h。用 X 射线衍射仪测定产物物相，用红外检测其结构，用投射电镜直接观察样品粒 子的尺寸和形貌。思考题1. 制备纳米颗粒的方法都有哪些？各有何优缺点？2. 本实验中添加 CTAB 和柠檬酸的目的是什么？3. 如何检验颗粒是否呈球形？参考文献1 吴刚强等羟基磷灰石纳米粉体的制备及表征J.无机盐工业，2009, 41 (10)： 32-332 林英光等纳米掺银轻基磷灰石的制备及其抗菌性能研究J.化工新型材料,2007,35(增 刊)： 20-243 陈景帝等羟基磷灰石的可控制备及其研究J.材料科学与工艺，2007,15 (4)： 515-5184 王欣宇，韩颖超，李世普.自燃烧法制备纳米羟基磷灰石粉的机理探讨及影响因素J.硅酸 盐学报,2002(5): 564-568.5 任卫，李世普,王友法超细羟基磷灰石颗粒的反相微乳液合成J.硅酸盐通报，2002, 21(6):27-31.李成峰,.添加柠檬酸对纳米羟基磷灰石结晶行为的影响J.硅酸盐通报,2008,36(9):1236-1241图3 HAP粉体的XRD图谱