CN103449394A - 一种形状规则的亚毫米级二水磷酸氢钙晶体的制备方法 - Google Patents

一种形状规则的亚毫米级二水磷酸氢钙晶体的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于提供一种形状规则的亚毫米级二水磷酸氢钙晶体的制备方法，属于陶瓷材料领域。本发明所涉及的制备方法主要通过以下步骤来实现：首先配制含L-谷氨酸、磷酸氢二钠和氢氧化钠的水溶液，室温搅拌使其完全溶解后，再依次加入冰、L-精氨酸、尿素和硝酸钙，随后将搅拌均匀的混合溶液加入到一定量的丙酮中，37oC下反应一段时间后冷却至室温，最后将反应得到的产物过滤、洗涤并干燥，即制备得到二水磷酸氢钙晶体。所得到的板状二水磷酸氢钙晶体的形状规则，大小均匀，长20~500微米，宽5~200微米，厚1~10微米，可作为药物稀释剂、骨水泥添加剂和食品添加剂等使用。

Description

一种形状规则的亚毫米级二水磷酸氢钙晶体的制备方法
技术领域
本发明涉及一种形状规则的亚毫米级二水磷酸氢钙晶体的制备方法，属于陶瓷材料领域。
背景技术
二水磷酸氢钙晶体作为食品、牙膏和骨水泥等添加剂有广泛的用途，其制备方法包括酸碱中和法和晶体转化法，即将钙与磷前驱物溶液在酸性条件下混合后即生成二水磷酸氢钙晶体，其中前驱体浓度、混合方式和反应温度等都对溶液中二水磷酸氢钙的过饱和度和结晶行为都有影响，然而传统方法难以调控二水磷酸氢钙晶体的生核与长大过程，因为它的表面能数值小会导致晶体的生核速度非常快，往往很难制备获得大尺寸的二水磷酸氢钙晶体。中国专利CN 101774561 A公开了一种利用DBT结晶器制备二水磷酸氢钙晶体的方法，即在保证二水磷酸氢钙低过饱和度的情况下不断加入反应前驱物溶液，使晶体的生核与长大过程分离开来，制备得到70微米大小的二水磷酸氢钙晶体。而二水磷酸氢钙晶体的大小、物相和形状对其吸附和降解性能以及物相转化过程有显著影响，而调控二水磷酸氢钙晶体大小方面的资料较少，尤其是获得形状规则、尺寸均匀的晶体的制备方法较少。
发明内容
本发明的目的在于提供一种形状规则的亚毫米级二水磷酸氢钙晶体的制备方法，制备得到尺寸均匀的板状二水磷酸氢钙晶体，通过改变反应条件可调控晶体的大小：长20~500微米，宽5~200微米，厚1~10微米。
本发明的目的可通过以下步骤来实现：
步骤1. 配制含L-谷氨酸、磷酸氢二钠和氢氧化钠的水溶液，室温搅拌使其完全溶解后，再依次加入冰、L-精氨酸、尿素和硝酸钙；
步骤2. 将搅拌均匀的混合溶液加入到丙酮中，37oC下反应后冷却至室温；
步骤3. 将步骤2反应得到的产物过滤、洗涤并干燥，制备得到二水磷酸氢钙晶体。
在反应过程中，通过改变L-精氨酸和丙酮的用量来调控二水磷酸氢钙晶体的生核与长大行为，而加入冰后可以保障在37oC下反应开始前溶液始终保持澄清。当溶液质量不大于60克时反应在规格为50毫升的具塞比色管中进行，而当溶液质量大于60克小于140克时在规格为250毫升的玻璃烧杯中进行。
本发明的有益效果在于：
1. 制备晶体所需的装置简易，水热反应温度低，化学试剂廉价易得；
2. 所选用的化学试剂安全、毒性小，对环境污染少；
3. 所制备得到的晶体形状规则、尺寸均匀，晶体大小可以通过改变反应条件实现调控。  
附图说明
图1是本发明实施例1制备的二水磷酸氢钙晶体X射线粉末衍射图。
图2是本发明实施例1制备的二水磷酸氢钙晶体SEM扫描电子显微镜照片。
图3是本发明实施例2制备的二水磷酸氢钙晶体SEM扫描电子显微镜照片。
图4是本发明实施例3制备的二水磷酸氢钙晶体SEM扫描电子显微镜照片。
图5是本发明实施例4制备的二水磷酸氢钙晶体SEM扫描电子显微镜照片。
图6是本发明实施例5制备的二水磷酸氢钙晶体SEM扫描电子显微镜照片。  
具体实施方式
实施例1
步骤1. 配制含0.16摩尔每升L-谷氨酸、0.043摩尔每升磷酸氢二钠和0.070摩尔每升氢氧化钠的25克水溶液，室温搅拌使其完全溶解后，加入20克冰，再依次加入L-精氨酸、尿素和硝酸钙，使其浓度分别为0.026摩尔每升、0.056摩尔每升和0.026摩尔每升；
步骤2. 将搅拌均匀的混合溶液加入到规格为50毫升的具塞比色管中，37oC下反应24小时后冷却至室温；
步骤3. 将步骤2反应得到的产物过滤、洗涤并干燥，制备得到二水磷酸氢钙晶体。
产物经X射线粉末衍射鉴定为二水磷酸氢钙（见图1）。SEM扫描电子显微镜检测产品形貌（见图2）。
 实施例2
步骤1. 配制含0.16摩尔每升L-谷氨酸、0.043摩尔每升磷酸氢二钠和0.070摩尔每升氢氧化钠的25克水溶液，室温搅拌使其完全溶解后，加入20克冰，再依次加入L-精氨酸、尿素和硝酸钙，使其浓度分别为0.026摩尔每升、0.056摩尔每升和0.026摩尔每升；
步骤2. 将搅拌均匀的混合溶液加入到规格为50毫升的具塞比色管中，37oC下反应6小时后冷却至室温；
步骤3. 将步骤2反应得到的产物过滤、洗涤并干燥，制备得到二水磷酸氢钙晶体。
SEM扫描电子显微镜检测产品形貌（见图3）。
 实施例3
步骤1. 配制含0.16摩尔每升L-谷氨酸、0.043摩尔每升磷酸氢二钠和0.070摩尔每升氢氧化钠的25克水溶液，室温搅拌使其完全溶解后，加入20克冰，再依次加入L-精氨酸、尿素和硝酸钙，使其浓度分别为0.038摩尔每升、0.056摩尔每升和0.026摩尔每升；
步骤2. 将搅拌均匀的混合溶液加入到规格为50毫升的具塞比色管中，37oC下反应24小时后冷却至室温；
步骤3. 将步骤2反应得到的产物过滤、洗涤并干燥，制备得到二水磷酸氢钙晶体。
SEM扫描电子显微镜检测产品形貌（见图4）。
 实施例4
步骤1. 配制含0.16摩尔每升L-谷氨酸、0.043摩尔每升磷酸氢二钠和0.070摩尔每升氢氧化钠的25克水溶液，室温搅拌使其完全溶解后，加入20克冰，再依次加入L-精氨酸、尿素和硝酸钙，使其浓度分别为0.026摩尔每升、0.056摩尔每升和0.026摩尔每升；
步骤2. 将搅拌均匀的混合溶液加入到含2.5克丙酮的规格为50毫升的具塞比色管中，37oC下反应24小时后冷却至室温；
步骤3. 将步骤2反应得到的产物过滤、洗涤并干燥，制备得到二水磷酸氢钙晶体。
SEM扫描电子显微镜检测产品形貌（见图5）。
 实施例5
步骤1. 配制含0.16摩尔每升L-谷氨酸、0.043摩尔每升磷酸氢二钠和0.070摩尔每升氢氧化钠的25克水溶液，室温搅拌使其完全溶解后，加入20克冰，再依次加入L-精氨酸、尿素和硝酸钙，使其浓度分别为0.026摩尔每升、0.056摩尔每升和0.026摩尔每升；
步骤2. 将搅拌均匀的混合溶液加入到含90克丙酮的规格为250毫升的玻璃烧杯中，37oC下反应24小时后冷却至室温；
步骤3. 将步骤2反应得到的产物过滤、洗涤并干燥，制备得到二水磷酸氢钙晶体。
SEM扫描电子显微镜检测产品形貌（见图6）。

Claims (6)

1.一种形状规则的亚毫米级二水磷酸氢钙晶体的制备方法，其特征是包括以下步骤：
步骤1. 配制含L-谷氨酸、磷酸氢二钠和氢氧化钠的水溶液，室温搅拌使其完全溶解后，再依次加入冰、L-精氨酸、尿素和硝酸钙；
步骤2. 将搅拌均匀的混合溶液倒入一定量的丙酮中，37oC下反应后冷却至室温；
步骤3. 将步骤2反应得到的产物过滤、洗涤并干燥，制备得到二水磷酸氢钙晶体。
2.根据权利要求1所述的制法，其特征是：步骤1中L-谷氨酸、磷酸氢二钠、氢氧化钠在水溶液中的浓度分别为0.16摩尔每升L-谷氨酸、0.043摩尔每升磷酸氢二钠和0.070摩尔每升，尿素和硝酸钙的浓度分别为0.056摩尔每升和0.026摩尔每升。
3.根据权利要求1所述的制法，其特征是：步骤1中冰与水的质量比为0.8:1。
4.根据权利要求1所述的制法，其特征是：步骤1中L-精氨酸的浓度为0.026摩尔每升~0.038摩尔每升。
5.根据权利要求1所述的制法，其特征是：步骤2中丙酮的重量与水和冰的总重量的比值范围为0:1 ~2:1。
6.根据权利要求1所述的制法，其特征是：步骤2中37oC下反应的时间为6~24小时。
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