兩步沉澱合成鎂黃長石粉體的方法

2023-05-18 16:08:41 1

專利名稱：兩步沉澱合成鎂黃長石粉體的方法
技術領域：
本發明涉及一種兩步沉澱合成具有生物活性的鎂黃長石(Ca2MgSi2O7)粉體的方法，屬生物材料領域。
背景技術：
含Ca和Si的矽灰石陶瓷用作生物材料已有一些文獻報導。其最顯著的特點就是它具有良好的誘導羥基磷灰石形成和刺激成骨細胞的增殖的能力，體現了較好的生物活性。而且，透灰石(CaMgSi2O6)，這種含有Ca、Mg和Si的三元組分的陶瓷，在模擬體液中能夠誘導羥基磷灰石的形成，植入兔子骨內能與宿主骨形成骨性結合[(1)Miake Y，Yanagisawa T，Yajima Y，et al.JDent Res，1995，741756-1763.(2)Nonami T，Tsutsumi S.J Mater SciM，1999，10475-479.]。而鎂黃長石作為一種含有Ca、Mg和Si的三元組分的材料，在組成上類似於透灰石，因此探索鎂黃長石作為生物材料的研究與應用具有一定的意義。
近年來，各種溼化學方法如溶膠—凝膠法，水熱法以及共沉澱法等在製備陶瓷粉體材料中得到了廣泛的應用。但對於組成複雜的三元組分的陶瓷粉體材料來說，用一般的方法很難得到高純度的產物。而兩步沉澱法對於製備某些組成比較複雜的三元組分陶瓷粉體是一種簡單而可行的方法。
鎂黃長石就是一種含有Ca、Mg和Si的三元組成的材料，先前的研究表明通過溶膠—凝膠法合成的鎂黃長石粉體需要很高的煅燒溫度，且合成出來的粉體粒度大、團聚嚴重、粒度分布不均勻[Wu C T，Chang J.Mater Lett，2004，582415-2417.]。因此，嘗試使用兩步沉澱法合成粒度小，分散均勻的鎂黃長石粉體，對鎂黃長石粉體作為生物材料應用具有很強的實用意義。

發明內容
本發明的目的在於通過兩步沉澱法合成出組成比較複雜的鎂黃長石粉體。並相對於溶膠—凝膠法合成出的鎂黃長石具有更低的煅燒溫度，粒徑更小，顆粒分布更均勻的優點。這為下一步燒結緻密的，具有高活性的的鎂黃長石陶瓷提供了更好的條件。同時，兩步沉澱法成本相對比較低，便於推廣和應用。
本發明實施方案簡述如下(1)採用分析純Ca(NO3)2·4H2O(四水合硝酸鈣)配製0.05-0.1M的硝酸鈣溶液，並用滴加氨水調節溶液的pH值為12-13。同樣的方法採用分析純Na2SiO3·9H2O(九水合矽酸鈉)配製0.05-0.1M的矽酸鈉溶液100ml，並用滴加氨水方法調節溶液的pH值為13.0。然後將矽酸鈉溶液盛於漏鬥中，緩慢滴加到硝酸鈣溶液中，同時劇烈攪拌12-24小時，生成矽酸鈣懸浮液。
(2)採用分析純Mg(NO3)2·6H2O(六水合硝酸鎂)配製0.05-0.1M的硝酸鎂溶液，並通過漏鬥緩慢滴加在步驟(1)生成的矽酸鈣懸浮液中，劇烈攪拌，同時滴加氨水在懸浮液中，使整個體系的pH值維持在12.0。滴加完後，密封容器，充分攪拌6-12小時，使之生成氫氧化鎂和矽酸鈣沉澱混合均勻的沉澱物。
(3)將氫氧化鎂和矽酸鈣沉澱混合懸浮液過濾，並用pH值為12.0的氨水溶液清洗，乙醇脫水，再在60-80℃中乾燥20-24小時，通常清洗和脫水各為三次。
(4)將乾燥好的粉體在1200℃中煅燒2小時，得到純的鎂黃長石粉體。
然而，將製備的粉體做XRD，SEM分析，取0.3g製得的粉體，浸泡在200ml模擬體液中，5天後取出，乾燥粉體，做XRD，SEM分析，以示本發明的效果。
本發明製備的鎂黃長石粉體純度高，粒徑為0.5-5μm，且分散均勻。模擬體液浸泡初步認為鎂黃長石粉體具有很好的羥基磷灰石(HAP)形成能力，表面生成的HAP具有納米蟲狀結構，是一種潛在的生物活性材料。(詳見實施例)


通過下面的結合附圖對本發明所做的詳細說明，可以更好地理解上文所述內容。其中，圖1為兩步沉澱法合成的鎂黃長石粉體XRD圖。
圖2為兩步沉澱法合成的鎂黃長石粉體SEM圖。
圖3為鎂黃長石粉體在模擬體液中浸泡5天後的XRD圖。
圖4為鎂黃長石粉體在模擬體液中浸泡5天後的SEM圖。
具體實施例方式
下面結合實例對本發明作進一步說明，但它們並不是對本發明作任何限制。
實例1所用原料純度如上所述。
(1)配製0.1M的硝酸鈣溶液100ml，並用氨水調節溶液的pH值為12.0。同樣的方法配製0.1M的矽酸鈉溶液100ml，並用氨水調節溶液的pH值為13.0。然後將矽酸鈉溶液盛於漏鬥中，緩慢滴加到硝酸鈣溶液中，同時劇烈攪拌12小時，生成矽酸鈣懸浮液。
(2)配製0.1M的硝酸鎂溶液50ml，並通過漏鬥緩慢滴加在矽酸鈣懸浮液中，劇烈攪拌，同時滴加氨水在懸浮液中，使整個體系的pH值維持在12.0。滴加完後，密封容器，充分攪拌6小時，使氫氧化鎂和矽酸鈣沉澱混合均勻。
(3)將氫氧化鎂和矽酸鈣沉澱混合懸浮液過濾，並用pH值為12.0的氨水溶液清洗三遍，乙醇脫水三遍，再在60℃中乾燥24小時。
(4)將乾燥好的粉體在1200℃中煅燒2小時，得到純的鎂黃長石粉體。其XRD和SEM如圖1和圖2所示，圖1的結果表明生成了純的鎂黃長石相，圖2的結果表明兩步沉澱法合成的鎂黃長石粉體的粒徑及分散性。圖3表明得到的鎂黃長石粉體在模擬體液中浸泡後生成了羥基磷灰石，圖4的掃描電鏡照片表明生成的羥基磷灰石具有納米蟲狀結構，說明鎂黃長石具有良好的沉積羥基磷灰石的能力。
實例2(1)配製0.05M的硝酸鈣溶液100ml，並用氨水調節溶液的pH值為13.0。同樣的方法配製0.05M的矽酸鈉溶液100ml，並用氨水調節溶液的pH值為13.0。然後將矽酸鈉溶液盛於漏鬥中，緩慢滴加到硝酸鈣溶液中，同時劇烈攪拌24小時，生成矽酸鈣懸浮液。
(2)配製0.05M的硝酸鎂溶液50ml，並通過漏鬥緩慢滴加在矽酸鈣懸浮液中，劇烈攪拌，同時滴加氨水在懸浮液中，使整個體系的pH值維持在13.0。滴加完後，密封容器，充分攪拌12小時，使氫氧化鎂和矽酸鈣沉澱混合均勻。
(3)將氫氧化鎂和矽酸鈣沉澱混合懸浮液過濾，並用pH值為13.0的氨水溶液清洗三遍，乙醇脫水三遍，再在80℃中乾燥20小時。
(4)將乾燥好的粉體在1200℃中煅燒2小時，得到純的鎂黃長石粉體。
所製備的鎂黃長石的XRD和SEM如圖1和圖2所示，浸泡5天後的SEM如圖4所示。
權利要求
1.一種兩步沉澱合成鎂黃長石粉體的方法，其特徵在於具體步驟是(a)先配製0.05-0.1M的硝酸鈣溶液，滴加氨水調節pH值為12.0-13.0；再配製0.05-0.1M的矽酸鈉溶液，滴加氨水調節pH值為13.0；(b)然後將矽酸鈉溶液緩慢滴加到硝酸鈣溶液中，攪拌，生成矽酸鈣懸浮液；(c)再配製0.05-0.1M的硝酸鎂溶液，緩慢滴加到步驟(b)生成的矽酸鈣懸浮液中，攪拌的同時滴加氨水在懸浮液中，使整個體系的pH值維持在12.0；(d)滴加完後，密封容器，攪拌，使之生成氫氧化鎂與矽酸鈣的均勻混合沉澱物；(e)過濾步驟(d)所得的沉澱物，且用pH值為12.0的氨水溶液清洗，乙醇脫水，再在60-80℃中乾燥；(f)乾燥後粉體在1200℃煅燒2小時。
2.按權利要求1所述兩步沉澱合成鎂黃長石粉體的方法，其特徵在於所述的硝酸鈣為分析純Ca(NO3)2·4H2O。
3.按權利要求1所述兩步沉澱合成鎂黃長石粉體的方法，其特徵在於所述的矽酸鈉為分析純Na2SiO3·9H2O。
4.按權利要求1所述兩步沉澱合成鎂黃長石粉體的方法，其特徵在於所述的硝酸鎂為分析純Mg(NO3)2·6H2O。
5.按權利要求1所述兩步沉澱合成鎂黃長石粉體的方法，其特徵在於在步驟(b)中攪拌時間為12-24小時。
6.按權利要求1所述兩步沉澱合成鎂黃長石粉體的方法，其特徵在於在步驟(d)中攪拌時間為6-12小時。
7.按權利要求1所述兩步沉澱合成鎂黃長石粉體的方法，其特徵在於在步驟(e)中，用pH值為12.0的氨水溶液清洗三次，乙醇脫水三次，乾燥20-24小時。
8.按權利要求1、2、3、4、5、6或7所述兩步沉澱合成鎂黃長石粉體的方法，其特徵在於合成的鎂黃長石粒徑為0.5-5μm。
全文摘要
本發明涉及一種兩步沉澱合成鎂黃長石粉體的方法，其特徵在於採用九水合矽酸鈉(Na
文檔編號C04B35/00GK1587184SQ20041005408
公開日2005年3月2日 申請日期2004年8月27日 優先權日2004年8月27日
發明者常江, 吳成鐵 申請人:中國科學院上海矽酸鹽研究所