羟基磷灰石纳米纤维或纳米线的制备方法 【技术领域】
本发明涉及一种纳米线的制备方法，具体为一种低温水热法制备纳米纤维或纳米线状羟基磷灰石(HAP)的方法，属于无机纳米材料领域。
背景技术
羟基磷灰石(hydroxyapatite，缩写为HA或HAP)是一种微溶于水的弱碱性磷酸钙盐，理论组成为Ca10(PO4)6(OH)2，属于六方晶系，P63/m空间群，晶胞参数为a0＝b0＝0.943～0.938nm，c0＝0.688～0.686nm。
羟基磷灰石(HAP)是脊椎动物硬组织的主要无机组分，由于其具有生物活性以及对于各种离子和分子的吸附性能，可用于人造骨质和牙齿、生物组织支架以及液相色谱填充柱。与人类的骨骼相比，致密羟基磷灰石往往表现为较低的理学性能。目前合成的羟基磷灰石的形貌大多为不规则短柱状或颗粒状，作为骨质替代材料在临床使用中比表面积小、脆性大，而致使其生物活性差、容易断裂。有些在使用时需加入高分子材料或其它组分的纤维或晶须以增加其韧性，但这些增韧材料的加入，降低了有效钙质成分的含量，而且生物相容性变差，影响其功能的发挥。
羟基磷灰石的形貌控制合成对于改善其性能具有非常重要的作用，目前对HA的研究主要集中在纳米化、陶瓷涂层和多孔复合材料方面，由于针棒状晶体具有较低的位错密度，较高的抗拉性能，近年来，对针、棒状羟基磷灰石的合成引起了广泛关注。但对于大范围地控制合成纳米级的羟基磷灰石纤维，仍然难以实现，因此，本发明所合成的纯的羟基磷灰石纳米纤维或纳米线具有重要的医学应用价值。
【发明内容】
本发明的目的是为了提供一种羟基磷灰石纳米纤维或纳米线的制备方法，以弥补这一领域的空白，用温和简便的方法制备纯度高、粒径均匀、形貌单一的羟基磷灰石纳米纤维或纳米线。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现。
一种羟基磷灰石纳米纤维或纳米线的制备方法，其步骤如下：
1)在20-40℃下，将0.1-0.5g磷酸钠盐加入到两口圆底烧瓶，加入3-10mL 2mol·L-1氢氧化钠水溶液，机械搅拌20分钟后，加入20mL体积比为1∶1油酸乙醇混合液，继续搅拌三小时后，转入水热釜，放入红外保温箱中100-180℃保温5-10小时。
2)将上述水热釜中的白色产物取出，蒸馏水洗涤3遍，乙醇洗涤3遍，离心分离出去反应残余物和杂质，最后将白色粉末产物放入干燥箱中75℃干燥8小时。
所述的磷酸钠盐为磷酸氢二钠(Na2HPO4·12H2O)、磷酸二氢钠(NaH2PO4·12H2O)和磷酸三钠(Na3PO4·12H2O)中的一种。
当为磷酸氢二钠时，加入量为0.2-0.5g，加入的氢氧化钠量为5-10ml；当为磷酸二氢钠时，加入量为0.1-0.2g，加入的氢氧化钠量为4-5ml；当为磷酸三钠(磷酸钠)时，加入量为0.4-0.5g，加入的氢氧化钠量为3-5ml。
通过本发明技术方案制备的羟基磷灰石纳米纤维，具有纯度高、粒径均匀、形貌单一的优点。
【附图说明】
图1为本发明实施例1的样品的X射线衍射图；
图2为本发明实施例1的红外吸收光谱；
图3为本发明实施例1透射电子显微镜照片；
【具体实施方式】
下面结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的技术要点。
实施例1
在20℃下，将一定量0.2g磷酸氢二钠加入到两口圆底烧瓶，加入5mL 2mol·L-1氢氧化钠水溶液，机械搅拌20分钟后，加入20mL体积比为1∶1油酸乙醇混合液，继续搅拌三小时后，转入水热釜，放入红外保温箱中100℃保温5小时。将上述水热釜中的白色产物取出，蒸馏水洗涤3遍，乙醇洗涤3遍，离心分离出去反应残余物和杂质，最后将白色粉末产物放入干燥箱中75℃干燥8小时。
实施例2
在30℃下，将一定量0.4g磷酸氢二钠加入到两口圆底烧瓶，加入8mL 2mol·L-1氢氧化钠水溶液，机械搅拌20分钟后，加入20mL体积比为1∶1油酸乙醇混合液，继续搅拌三小时后，转入水热釜，放入红外保温箱中120℃保温8小时。将上述水热釜中的白色产物取出，蒸馏水洗涤3遍，乙醇洗涤3遍，离心分离出去反应残余物和杂质，最后将白色粉末产物放入干燥箱中75℃干燥8小时。
实施例3
在40℃下，将一定量0.5g磷酸氢二钠加入到两口圆底烧瓶，加入10mL 2mol·L-1氢氧化钠水溶液，机械搅拌20分钟后，加入20mL体积比为1∶1油酸乙醇混合液，继续搅拌三小时后，转入水热釜，放入红外保温箱中180℃保温10小时。将上述水热釜中的白色产物取出，蒸馏水洗涤3遍，乙醇洗涤3遍，离心分离出去反应残余物和杂质，最后将白色粉末产物放入干燥箱中75℃干燥8小时。
上述实施例1-3所得产物的X射线衍射图如图1所示，图中显示，合成的样品为羟基磷灰石，对应标准卡片为PDF#74-0566，Ca10(PO4)6(OH)2，六方晶系，空间群P63/m[176]，晶胞参数a＝9.424，c＝6.879。图1中对应于2θ等于25的尖锐强峰为羟基磷灰石的(002)晶面衍射峰，显示出所合成的羟基磷灰石沿着c轴生长的习性。窗口中的电子衍射图是产物的多晶衍射环，由于合成纳米纤维极细，电子束难以锁定单根纳米纤维，这一多晶衍射环是由纤维束集合产生。
上述实施例1-3所得产物的的红外吸收光谱如图2所示，图中显示合成的样品具有OH-(3571、633cm-1)和PO43-(1092、1043、962和567cm-1)的特征峰，同时，在1570、1410可能为为洗净的羧酸羰基振动峰，2930、2850cm-1样品吸附地乙醇OH-振动峰。
实施例1-3所得产物的透射电子显微镜照片如图3所示，合成的样品为纳米级纤维状或线状，直径为2纳米，长度在1到几个微米。
实施例4
将实施举例1中的磷酸氢二钠Na2HPO4·12H2O用磷酸二氢钠NaH2PO4·2H2O代替，反应物的用量应调整为：NaH2PO4·12H2O为0.1g，2mol·L-1氢氧化钠水溶液4mL，其余条件均保持不变。
实施例5
将实施举例1中的磷酸氢二钠Na2HPO4·12H2O用磷酸二氢钠NaH2PO4·2H2O代替，反应物的用量应调整为：NaH2PO4·12H2O为0.2g，2mol·L-1氢氧化钠水溶液5mL，其余条件均保持不变。
实施例4-5合成样品的各种表征图谱如图1、图2和图3所示，基本没有差别。
实施例6
将实施举例1中的磷酸氢二钠Na2HPO4·12H2O用磷酸三钠Na3PO4·12H2O代替，反应物的用量应调整为：Na3PO4·12H2O为0.5g，2mol·L-1氢氧化钠水溶液5mL，其余条件均保持不变。合成样品的各种表征图谱如图1、图2和图3所示，基本没有差别。
实施例7
将实施举例1中的磷酸氢二钠Na2HPO4·12H2O用磷酸三钠Na3PO4·12H2O代替，反应物的用量应调整为：Na3PO4·12H2O为0.4g，2mol·L-1氢氧化钠水溶液3mL，其余条件均保持不变。合成样品的各种表征图谱如图1、图2和图3所示，基本没有差别。