CN110078037B - 一种具有球形形貌羟基磷灰石纳米颗粒的合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于无机材料领域，尤其涉及其合成方法。本发明是为发明一种简单可行具有球形形貌羟基磷灰石纳米颗粒的方法，并能可控形貌球形羟基磷灰石纳米颗粒的大小为后续应用提供广泛的空间。本发明的制备步骤如下：由碳量子点作为模板，磷酸缓冲溶液作为磷源，无水氯化钙作为钙源，在含有碳量子点以及吐温80为表面活性剂的乙二醇水溶液中，逐一加入磷源，钙源，在80摄氏度凝回流下反应，然后离心分离干燥，最后在惰性气氛下焙烧得到具有球形形貌羟基磷灰石纳米颗粒。本发明合成球形形貌羟基磷灰石纳米颗粒拥有较好的球形形貌和单分散性，粒径可在100nm~250nm间可控调变。

Description

一种具有球形形貌羟基磷灰石纳米颗粒的合成方法
技术领域
本发明涉及一种具有球形形貌羟基磷灰石纳米颗粒的合成方法。
背景技术
十一世纪纳米材料作为一个新型研究领域，它是以材料科学为基础，纳米技术为手段的一门学科。随着科技的蓬勃发展，纳米技术逐渐成熟，人们对纳米材料的认识也逐渐的加深，不仅可以合成多样形态的纳米颗粒，还可以控制其生长范围，而羟基磷灰石因其独特的化学构成，备受青睐。羟基磷灰石是构成人体骨骼组织主要的无机组成成分，在植入体内后，游离的钙镁离子能很容易的被身体组织所吸收，并且长出新的组织，目前合成的羟基磷灰石纳颗粒的形态主要有杆状，针尖状，片状、以及不规整球状。实验证明随着羟基磷灰石纳米粒子的比表面积的增大，它的生物活性，生物相容性将显著提高,球形形貌羟基磷灰石纳米颗粒具有流动性好表面积大，不易团聚，在生物体内易于吸收，在药物释放、功能吸附材料和生物分离介质上有着很广阔的应用前景。因而球形形貌羟基磷灰石纳米颗粒的研发已经逐步成为这个领域的热点之一。而如何调控羟基磷灰石纳米颗粒的形貌是一个技术难关，目前可以借鉴的方面主要包括：化学沉淀法、溶胶凝胶法、溶剂热法、以及喷雾干燥法，但是结果都不是很理想，因此，我们需要开发一种简单，高效的方法来制备具有球形形貌羟基磷灰石纳米颗粒，目前兴起的模板法是控制形貌最有效的方法可是由于没有合适的表面活性剂和反应体系使得制备出的羟基磷灰石形貌均不太规则，而吐温80是一种可食用性的表面活性剂具有很好的乳化性能不仅能够起到很好的的包裹模板的功能而且在人体内无毒，同时以乙二醇水溶液为体系可以很好的抑制磷酸钙快速成核为形成羟基磷灰石起到了重要作用。
发明内容
本发明目的是为了解决现有合成方法得到的羟基磷灰石纳米颗粒形貌较差，粒径较大以及反应条件苛刻的问题，而提供一种简单，高效，稳定的球形形貌羟基磷灰石纳米颗粒的合成方法。
本发明一种具有球形形貌羟基磷灰石纳米颗粒的合成方法按下列步骤实现：
一、碳量子点的制备方法：(1)量取0.172g蔗糖溶于500ml去离子水中搅拌均匀；(2)取0.01ml浓硫酸溶于100ml去离子水中搅拌均匀；(3)取上述制备的浓硫酸溶液0.005ml倒入上述蔗糖水溶液中并搅拌均匀；(4)将上述混合溶液移入聚四氟乙烯反应釜中在160℃下反应12h，冷却至室温，得到碳量子溶液；
二、将上述制备的碳量子点和吐温80溶于25ml乙二醇水溶液中，搅拌30min，得到混合溶液；
三、向步骤二中的混合溶液加入5ml磷酸缓存溶液搅拌30min；
四、向步骤三中的混合溶液加入5ml无水氯化钙溶液，在80℃下水浴搅拌6h后，立即停止反应，自然冷却至室温、将混合物离心收集固相物，固相物经洗涤、干燥后得到原产品；
五、将步骤四中的原产品放入在惰性气体保护的马弗炉中550℃焙烧5h，得到具有球形形貌羟基磷灰石纳米颗粒。
本发明以碳量子点为模板,吐温80为表面活性剂、乙二醇水溶液为溶剂、磷酸缓存溶液为磷源、无水氯化钙为钙源。在体系溶液中吐温80作为表面活性剂包裹在碳量子点上，磷酸根离子吸附在吐温80表面，钙离子在化学键的作用下和磷酸根离子结合，逐渐沉积，最终包裹住碳量子点，形成球形形貌羟基磷灰石纳米颗粒在水浴80℃条件下合成了具有高度单分散性，形貌均匀的球形形貌羟基磷灰石纳米颗粒。由于本发明操作简单，选材新颖、环保且经济在一定程度安上节约了时间与成本。
附图说明
图1为具体实施例二制备得到的具有球形形貌羟基磷灰石纳米颗粒的SEM图。
图2为具体实施例三制备得到的具有球形形貌羟基磷灰石纳米颗粒的SEM图。
图3为具体实施例四制备得到的具有球形形貌羟基磷灰石纳米颗粒的SEM图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式为一种具有球形形貌羟基磷灰石纳米颗粒的合成方法按下列步骤实现：
一、碳量子点的制备方法：(1)量取0.172g蔗糖溶于500ml去离子水中搅拌均匀；(2)取0.01ml浓硫酸溶于100ml去离子水中搅拌均匀；(3)取上述制备的浓硫酸溶液0.005ml倒入上述蔗糖溶液中并搅拌均匀；(4)将上述混合溶液移入聚四氟乙烯反应釜中在160℃下反应12h，冷却至室温，得到碳量子溶液；
二、将上述制备的碳量子点和吐温80溶于25ml乙二醇水溶液中，搅拌30min，得到混合溶液；
三、向步骤二中的混合溶液加入5ml磷酸缓存溶液搅拌30min；
四、向步骤三中的混合溶液加入5ml无水氯化钙溶液，在80℃下水浴搅拌6h后，立即停止反应，自然冷却至室温、将混合物离心收集固相物，固相物经洗涤、干燥后得到原产品；
五、将步骤四中的原产品放入在惰性气体保护的马弗炉中550℃焙烧5h，得到具有球形形貌羟基磷灰石纳米颗粒。
具体实施方式二：本具体实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二碳量子点、吐温80、乙二醇与磷酸缓存溶液的摩尔比为0.317:0.063:50:1,其他步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本具体实施方式与具体实施方式一至二不同的是步骤二是将碳量子点,吐温80、乙二醇与磷酸缓存溶液的摩尔比为0.317:0.063:48:1。其他步骤及参数与具体实施方式一至二相同。
具体实施方式四：本具体实施方式与具体实施方式一至三不同的是步骤四所述加入的无水氯化钙溶液与磷酸缓冲溶液摩尔比为1.58:1。其它步骤及参数与具体实施方式一至三相同。

Claims (5)

1.一种具有球形形貌羟基磷灰石纳米颗粒的合成方法，其特征在于按下列步骤制备：
一、碳量子点的制备方法：（1）称取0.172 g蔗糖溶于500 mL去离子水中搅拌均匀；（2）取0.01 mL浓硫酸溶于100 mL去离子水中搅拌均匀；（3）取上述制备的浓硫酸溶液0.005 mL倒入上述蔗糖水溶液中并搅拌均匀；（4）将上述混合溶液移入聚四氟乙烯反应釜中在160℃下反应12 h，冷却至室温，得到碳量子溶液；
二、将上述制备的碳量子点溶液与吐温80溶于25 mL乙二醇水溶液中，搅拌10～20min，得到混合溶液；
三、向步骤二中的混合溶液加入5 mL磷酸缓冲溶液搅拌10～25 min；
四、向步骤三中的混合溶液加入5 mL无水氯化钙溶液，在80℃下水浴搅拌6 h后，立即停止反应，自然冷却至室温、将混合物离心收集固相物，固相物经洗涤、干燥后得到原产品；
五、将步骤四中的原产品放入在惰性气体保护的马弗炉中550℃焙烧5 h，得到具有球形形貌羟基磷灰石纳米颗粒；
所述的碳量子点、吐温80、乙二醇与磷酸缓冲溶液的摩尔比为0.317 : 0.040～0.083 :42.8～50 : 1。
2.根据权利要求1所述一种具有球形形貌羟基磷灰石纳米颗粒的合成方法，其特征在于步骤二中以吐温80作为表面活性剂。
3.根据权利要求1所述一种具有球形形貌羟基磷灰石纳米颗粒的合成方法，其特征在于步骤二中碳量子点溶液的pH为6.0～6.8。
4.根据权利要求1所述一种具有球形形貌羟基磷灰石纳米颗粒的合成方法，其特征在于步骤三是采用磷酸缓冲溶液作为磷源。
5. 根据权利要求1所述一种具有球形形貌羟基磷灰石纳米颗粒的合成方法，其特征在于步骤四中加入的的无水氯化钙溶液与磷酸缓冲溶液摩尔比为1.50～1.69 : 1。
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