煅烧温度对沉淀法制备羟基磷灰石纯度的影响

张小立，范积伟，刘 英，张照军

（中原工学院，郑州450007）

煅烧温度对沉淀法制备羟基磷灰石纯度的影响

张小立，范积伟，刘 英，张照军

（中原工学院，郑州450007）

利用沉淀法制备羟基磷灰石（HAP），对影响HAP的工艺因素——煅烧温度进行了分析研究.试验结果表明，随着煅烧温度的提高，有利于获得纯度较高的HAP；但煅烧温度达到1000℃时，红外图谱中3 640cm－1左右的OH－吸收峰变弱，HAP产物分解；当Ca／P比为1.67时，有利于获得高纯度的HAP.

羟基磷灰石；煅烧温度；纯度

羟基磷灰石（HAP）具有与人体骨组织相似的无机成分，它含有人体组织所必需的钙和磷元素，且不含其他有害元素.植入体内后，在体液的作用下，钙和磷会游离出材料表面，被机体组织所吸收，并能与人体骨骼组织形成化学键结合，生长出新的组织［1－2］.因此，羟基磷灰石陶瓷是目前公认的具有良好的生物相容性，并具有骨引导性即生物活性的陶瓷材料.

羟基磷灰石粉末的合成方法一般可分为4种［3］：湿式法、水热法、超声波合成法、干式法.湿式法是在水溶液中，使磷酸盐和钙盐在一定的条件下发生化学反应，生成溶解度较小的羟基磷灰石晶粒.其过程一般可分为化学沉淀反应和水解反应.

本研究利用沉淀法制备HAP，讨论了煅烧温度对其纯度的影响.

1 试验方法

试验中采用2组原料：Ca（NO3）2·4H2O（分析纯）和 H3PO4（分析纯）与Ca（NO3）2和 NH4H2PO4.将以上原料按Ca／P＝1.67和Ca／P＝1.00的比例溶于水，配制起始溶液，并将氨水逐滴滴加到配制的起始溶液中.溶液始终在恒温40℃下，用磁力搅拌器剧烈搅拌，调节pH值到所需值，继续搅拌30min后静置，过滤、去离子水洗涤、无水乙醇洗涤并烘干.将烘干后的产物在600℃、700℃、900℃和1000℃温度下煅烧，然后取出并冷却到室温，研磨后得到HAP粉末.

以上2组制备HAP试验的反应式分别如下：

2 结果与讨论

利用反应式（1），选择Ca／P＝1.67，pH 值为10，煅烧温度分别为600℃和900℃，所得HAP的红外光谱分别见图1（a）和（b）.在图1所示的红外光谱中，601cm－1和3 640cm－1左右的吸收峰是由OH－形成的［4］.由图1可知，对应601cm－1和3 640cm－1左右的吸收峰，煅烧温度为600℃时的振幅要比煅烧温度为900℃时的振幅大.这说明，煅烧温度为900℃时试样中OH－的含量要大于煅烧温度为600℃时试样中OH－的含量.因而，在制备HAP粉末的过程中，煅烧温度900℃比600℃更有利于生成纯度高的HAP粉末.

利用反应式（2），选择Ca／P＝1.67，pH 值为10，煅烧温度分别为700℃、900℃和1000℃，所得HAP的红外光谱分别见图2（a）、（b）、（c）.由于3 640cm－1和601cm－1左右的吸收峰分别为OH－的伸缩振动和摆动，说明样品中含有OH－基团，可见样品具有羟基结构.此外，1 400cm－1吸收峰的宽带和隆起是由水分子的存在造成的.

从图2可以看出，随着煅烧温度的升高，3 640cm－1左右的OH－吸收峰越来越尖锐，峰值越来越强.这说明随着温度的升高，羟基磷灰石中的羟基越来越突出，结晶程度越来越好.但是当煅烧温度超过基灰石中℃时，会造成HAP分解、OH－吸收峰变弱.从图2（c）可以看出，OH－吸收峰已经变弱.

当沉淀法制备HAP的反应参数pH值和煅烧温度相同而配料比不同时，HAP的红外光谱如图3所示.在图3（a）中，Ca／P＝1.67；在图3（b）中，Ca／P＝1.00.红外光谱图中1 400cm－1左右的红外吸收峰是由CO32－产生的；3 640cm－1和601cm－1左右的吸收峰是由OH－产生的.可以看出，图3（a）中3 640cm－1左右的吸收峰明显，因而OH－的含量高；这说明当Ca／P＝1.67时，试样制备过程中沉淀反应充分，HAP的纯度变得越来越高.而当Ca／P＝1.00时，如图3（b）所示，红外光谱图中3 640cm－1左右的吸收峰明显退化；这说明HAP产出微弱.

3 结 语

本文研究了利用沉淀法制备羟基磷灰石（HAP）.结果表明，煅烧温度对HAP产物的纯度有较大影响.随着煅烧温度的提高，产物纯度提高；但是当煅烧温度超过1000℃时，会造成HAP分解、OH－吸收峰变弱.

Ca／P比同样影响 HAP的纯度.当Ca／P比为1.67时，试样制备过程中反应充分，HAP的纯度变得越来越高.

［1］ 谭国强，苗鸿雁，宁青菊，等.生物陶瓷材料［M］.北京：化学工业出版社，2006：1－8.

［2］ 赵冰，杜荣归，林昌建，等.羟基磷灰石生物陶瓷材料的制备及其新发展［J］.功能材料，2003（2）：34.

［3］ 李世普.生物医用材料导论［M］.武汉：武汉工业大学出社，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，FAN 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

河南省科技厅国际合作项目（084300510021）；河南教育厅自然科学研究计划项目（2011B430028）

张小立（1969－），女，甘肃武威人，高级工程师，博士.