一種形狀規則的亞毫米級二水磷酸氫鈣晶體的製備方法
2023-05-05 15:35:26 6
一種形狀規則的亞毫米級二水磷酸氫鈣晶體的製備方法
【專利摘要】本發明的目的在於提供一種形狀規則的亞毫米級二水磷酸氫鈣晶體的製備方法，屬於陶瓷材料領域。本發明所涉及的製備方法主要通過以下步驟來實現：首先配製含L-穀氨酸、磷酸氫二鈉和氫氧化鈉的水溶液，室溫攪拌使其完全溶解後，再依次加入冰、L-精氨酸、尿素和硝酸鈣，隨後將攪拌均勻的混合溶液加入到一定量的丙酮中，37oC下反應一段時間後冷卻至室溫，最後將反應得到的產物過濾、洗滌並乾燥，即製備得到二水磷酸氫鈣晶體。所得到的板狀二水磷酸氫鈣晶體的形狀規則，大小均勻，長20~500微米，寬5~200微米，厚1~10微米，可作為藥物稀釋劑、骨水泥添加劑和食品添加劑等使用。
【專利說明】一種形狀規則的亞毫米級二水磷酸氫鈣晶體的製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種形狀規則的亞毫米級二水磷酸氫鈣晶體的製備方法，屬於陶瓷材料領域。
【背景技術】
[0002]二水磷酸氫鈣晶體作為食品、牙膏和骨水泥等添加劑有廣泛的用途，其製備方法包括酸鹼中和法和晶體轉化法，即將鈣與磷前驅物溶液在酸性條件下混合後即生成二水磷酸氫鈣晶體，其中前驅體濃度、混合方式和反應溫度等都對溶液中二水磷酸氫鈣的過飽和度和結晶行為都有影響，然而傳統方法難以調控二水磷酸氫鈣晶體的生核與長大過程，因為它的表面能數值小會導致晶體的生核速度非常快，往往很難製備獲得大尺寸的二水磷酸氫鈣晶體。中國專利CN 101774561 A公開了一種利用DBT結晶器製備二水磷酸氫鈣晶體的方法，即在保證二水磷酸氫鈣低過飽和度的情況下不斷加入反應前驅物溶液，使晶體的生核與長大過程分離開來，製備得到70微米大小的二水磷酸氫鈣晶體。而二水磷酸氫鈣晶體的大小、物相和形狀對其吸附和降解性能以及物相轉化過程有顯著影響，而調控二水磷酸氫鈣晶體大小方面的資料較少，尤其是獲得形狀規則、尺寸均勻的晶體的製備方法較少。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在於提供一種形狀規則的亞毫米級二水磷酸氫鈣晶體的製備方法，製備得到尺寸均勻的板狀二水磷酸氫鈣晶體，通過改變反應條件可調控晶體的大小:長20-500微米，寬5-200微米，厚I-10微米。
[0004]本發明的目的可通過以下步驟來實現:` 步驟1.配製含L-穀氨酸、磷酸氫二鈉和氫氧化鈉的水溶液,室溫攪拌使其完全溶解後，再依次加入冰、L-精氨酸、尿素和硝酸鈣；
步驟2.將攪拌均勻的混合溶液加入到丙酮中，37°C下反應後冷卻至室溫；
步驟3.將步驟2反應得到的產物過濾、洗滌並乾燥，製備得到二水磷酸氫鈣晶體。
[0005]在反應過程中，通過改變L-精氨酸和丙酮的用量來調控二水磷酸氫鈣晶體的生核與長大行為，而加入冰後可以保障在37° C下反應開始前溶液始終保持澄清。當溶液質量不大於60克時反應在規格為50毫升的具塞比色管中進行，而當溶液質量大於60克小於140克時在規格為250暈升的玻璃燒杯中進行。
[0006]本發明的有益效果在於:
1.製備晶體所需的裝置簡易，水熱反應溫度低，化學試劑廉價易得；
2.所選用的化學試劑安全、毒性小，對環境汙染少；
3.所製備得到的晶體形狀規則、尺寸均勻，晶體大小可以通過改變反應條件實現調控。【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1是本發明實施例1製備的二水磷酸氫鈣晶體X射線粉末衍射圖。[0008]圖2是本發明實施例1製備的二水磷酸氫鈣晶體SM掃描電子顯微鏡照片。
[0009]圖3是本發明實施例2製備的二水磷酸氫鈣晶體SEM掃描電子顯微鏡照片。
[0010]圖4是本發明實施例3製備的二水磷酸氫鈣晶體SEM掃描電子顯微鏡照片。
[0011]圖5是本發明實施例4製備的二水磷酸氫鈣晶體SEM掃描電子顯微鏡照片。
[0012]圖6是本發明實施例5製備的二水磷酸氫鈣晶體SEM掃描電子顯微鏡照片。
【具體實施方式】[0013]實施例1
步驟1.配製含0.16摩爾每升L-穀氨酸、0.043摩爾每升磷酸氫二鈉和0.070摩爾每升氫氧化鈉的25克水溶液,室溫攪拌使其完全溶解後,加入20克冰，再依次加入L-精氨酸、尿素和硝酸鈣，使其濃度分別為0.026摩爾每升、0.056摩爾每升和0.026摩爾每升；步驟2.將攪拌均勻的混合溶液加入到規格為50毫升的具塞比色管中，37°C下反應24小時後冷卻至室溫；
步驟3.將步驟2反應得到的產物過濾、洗滌並乾燥，製備得到二水磷酸氫鈣晶體。
[0014]產物經X射線粉末衍射鑑定為二水磷酸氫鈣(見圖1)。SEM掃描電子顯微鏡檢測產品形貌(見圖2)。
[0015]實施例2
步驟1.配製含0.16摩爾每升L-穀氨酸、0.043摩爾每升磷酸氫二鈉和0.070摩爾每升氫氧化鈉的25克水溶液,室溫攪拌使其完全溶解後,加入20克冰，再依次加入L-精氨酸、尿素和硝酸鈣，使其濃度分別為0.026摩爾每升、0.056摩爾每升和0.026摩爾每升；步驟2.將攪拌均勻的混合溶液加入到規格為50毫升的具塞比色管中，37°C下反應6小時後冷卻至室溫；
步驟3.將步驟2反應得到的產物過濾、洗滌並乾燥，製備得到二水磷酸氫鈣晶體。
[0016]SEM掃描電子顯微鏡檢測產品形貌(見圖3)。
[0017]實施例3
步驟1.配製含0.16摩爾每升L-穀氨酸、0.043摩爾每升磷酸氫二鈉和0.070摩爾每升氫氧化鈉的25克水溶液,室溫攪拌使其完全溶解後,加入20克冰，再依次加入L-精氨酸、尿素和硝酸鈣，使其濃度分別為0.038摩爾每升、0.056摩爾每升和0.026摩爾每升；步驟2.將攪拌均勻的混合溶液加入到規格為50毫升的具塞比色管中，37°C下反應24小時後冷卻至室溫；
步驟3.將步驟2反應得到的產物過濾、洗滌並乾燥，製備得到二水磷酸氫鈣晶體。
[0018]SEM掃描電子顯微鏡檢測產品形貌(見圖4)。
[0019]實施例4
步驟1.配製含0.16摩爾每升L-穀氨酸、0.043摩爾每升磷酸氫二鈉和0.070摩爾每升氫氧化鈉的25克水溶液,室溫攪拌使其完全溶解後,加入20克冰，再依次加入L-精氨酸、尿素和硝酸鈣，使其濃度分別為0.026摩爾每升、0.056摩爾每升和0.026摩爾每升；步驟2.將攪拌均勻的混合溶液加入到含2.5克丙酮的規格為50毫升的具塞比色管中，37° C下反應24小時後冷卻至室溫；
步驟3.將步驟2反應得到的產物過濾、洗滌並乾燥，製備得到二水磷酸氫鈣晶體。[0020]SEM掃描電子顯微鏡檢測產品形貌(見圖5)。
[0021]實施例5
步驟1.配製含0.16摩爾每升L-穀氨酸、0.043摩爾每升磷酸氫二鈉和0.070摩爾每升氫氧化鈉的25克水溶液,室溫攪拌使其完全溶解後,加入20克冰，再依次加入L-精氨酸、尿素和硝酸鈣，使其濃度分別為0.026摩爾每升、0.056摩爾每升和0.026摩爾每升；步驟2.將攪拌均勻的混合溶液加入到含90克丙酮的規格為250毫升的玻璃燒杯中，37° C下反應24小時後冷卻至室溫；
步驟3.將步驟2反應得到的產物過濾、洗滌並乾燥，製備得到二水磷酸氫鈣晶體。
[0022]SEM掃描電子顯微鏡檢`測產品形貌(見圖6)。
【權利要求】
1.一種形狀規則的亞毫米級二水磷酸氫鈣晶體的製備方法，其特徵是包括以下步驟: 步驟1.配製含L-穀氨酸、磷酸氫二鈉和氫氧化鈉的水溶液,室溫攪拌使其完全溶解後，再依次加入冰、L-精氨酸、尿素和硝酸鈣； 步驟2.將攪拌均勻的混合溶液倒入一定量的丙酮中，37°C下反應後冷卻至室溫； 步驟3.將步驟2反應得到的產物過濾、洗滌並乾燥，製備得到二水磷酸氫鈣晶體。
2.根據權利要求1所述的製法，其特徵是:步驟I中L-穀氨酸、磷酸氫二鈉、氫氧化鈉在水溶液中的濃度分別為0.16摩爾每升L-穀氨酸、0.043摩爾每升磷酸氫二鈉和0.070摩爾每升，尿素和硝酸鈣的濃度分別為0.056摩爾每升和0.026摩爾每升。
3.根據權利要求1所述的製法，其特徵是:步驟I中冰與水的質量比為0.8:1。
4.根據權利要求1所述的製法，其特徵是:步驟I中L-精氨酸的濃度為0.026摩爾每升-0.038摩爾每升。
5.根據權利要求1所述的製法，其特徵是:步驟2中丙酮的重量與水和冰的總重量的比值範圍為0:1-2:1。
6.根據權利要求1所述的 製法，其特徵是:步驟2中37°C下反應的時間為6-24小時。
【文檔編號】C01B25/32GK103449394SQ201310437381
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月24日 優先權日:2013年9月24日
【發明者】李成峰, 葛筱璐, 李國昌, 白佳海, 丁銳 申請人:山東理工大學