CN115849440A - 一种多孔氧化锆的制备方法 - Google Patents
一种多孔氧化锆的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115849440A CN115849440A CN202310101848.2A CN202310101848A CN115849440A CN 115849440 A CN115849440 A CN 115849440A CN 202310101848 A CN202310101848 A CN 202310101848A CN 115849440 A CN115849440 A CN 115849440A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- porous zirconia
- room temperature
- solution
- alcohol
- mixed solution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明提出了一种多孔氧化锆的制备方法，包括：(1)混合四氢呋喃和醇得到混合溶液；(2)将催化量的有机胺催化剂溶解到所述混合溶液中，高速搅拌至澄清溶液；(3)将锆源溶于所述澄清溶液中，室温下搅拌预水解；(4)将步骤(3)预水解后的溶液分散于海绵泡沫中；(5)将上述海绵泡沫置于室温下挥发，之后干燥，空气条件下从室温升至温度350‑500℃，并保持1‑6h，得到多孔氧化锆。本发明采用了四氢呋喃‑醇‑有机胺‑锆源体系，体系之间完全互溶，无需考虑体系微乳结构的出现，也无需其他辅助剂或者分散剂的参与，因此操作简单、重复率高，可以适用于大规模工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及氧化锆制备领域，特别是指一种多孔氧化锆的制备方法。
背景技术
氧化锆是一种韧性高、抗弯强度、耐磨性好的陶瓷材料，被广泛应用于多个领域，包括化学工业、电子工业、环境保护、化妆品工业以及医药科学等领域，尤其在医药科学方面受到越来越多的关注。例如，氧化锆矫形髋关节置换术表现出优于其他系统的耐磨性，同时，在牙科方面，氧化锆已广泛用做颌骨内植体，种植体基台和全瓷冠。然而，氧化锆对骨再生和组织结合的细胞亲和力较差，限制了其临床应用。近几年，多孔氧化锆成为研究的热点，其孔道可以为骨再生和组织结合的细胞提供更多的结合位点，增加结合密度。
目前多孔氧化锆的制备方法有多种，比如：模板法，3D打印法和有机泡沫法。模板法是利用造孔剂与锆源组装成型，然后选择性(如萃取或者焙烧)除去造孔剂得到多孔氧化锆。这种方法工艺简单，但造孔剂比较昂贵，比如泊洛沙姆等。3D打印法是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，能够对材料的外形和内部孔隙结构进行设计，但是需要特殊的设备，成本较高。相对而言，价格低廉的有机泡沫法是常用的一种方法，将锆源溶液均匀涂布在有机泡沫的网络骨架上，通过干燥、焙烧去除有机泡沫得到多孔氧化锆。但是该方法只能简单的复制有机泡沫的大孔结构，孔径为微米级以上，无法实现更小尺度的造孔。因此，发展有机泡沫法，制备一种具有亚微米级孔道的多孔氧化锆具有重要意义。
发明内容
本发明提出一种多孔氧化锆的制备方法，解决了现有技术中多孔氧化锆孔径较大的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种多孔氧化锆的制备方法，包括：
(1)混合四氢呋喃和醇得到混合溶液，所述混合溶液中醇的浓度为5-20wt％；
(2)将催化量的有机胺催化剂溶解到所述混合溶液中，搅拌至澄清溶液；
(3)将锆源溶于所述澄清溶液中，室温下搅拌预水解；
(4)将步骤(3)预水解后的溶液分散于海绵泡沫中；
(5)将上述海绵泡沫置于室温下挥发，之后干燥，空气条件下从室温升至温度350-500℃，并保持1-6h，得到多孔氧化锆。
在一些实施例中，所述的醇选自甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇中的一种或几种。
在一些实施例中，所述的有机胺催化剂选自脂肪胺、醇胺、芳香胺、酰胺、芳香胺、脂环胺中的一种或几种。
在一些实施例中，所述的有机胺催化剂选自辛胺、十二胺、三乙醇胺、二乙醇胺中的一种或几种。
在一些实施例中，所述的澄清溶液中催化剂的浓度为0.05-1.5wt％。
在一些实施例中，所述的搅拌的转速为50-2000转/分钟。
在一些实施例中，所述的锆源选自乙酰丙酮锆、二氯二茂锆、锆酸四丁酯、锆酸四丙酯中的一种或几种。
在一些实施例中，所述的锆源的浓度为0.5-2.0wt％。
在一些实施例中，所述挥发的时间为12h以上。
挥发所述的干燥的温度为40-150℃。
在一些实施例中，所述的多孔氧化锆材料具有亚微米级孔，其孔径大小为为150-800nm。
本发明相比于现有技术具有以下有益效果：
(1)本发明采用了碱性弱的有机胺作为催化剂，在体系中有效控制了锆源的水解。
(2)本发明采用了双有机溶剂分步挥发体系，利用不同溶剂的分步挥发以及不同的表面张力，实现亚微米级孔道的制备。
(3)本发明采用了四氢呋喃-醇-有机胺-锆源体系，体系之间完全互溶，无需考虑体系微乳结构的出现，也无需其他辅助剂或者分散剂的参与，因此操作简单、重复率高，可以适用于大规模工业化生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方案或现有技术中的技术方案，下面将对实施方案或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方案，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1中多孔氧化锆特征高倍扫描电子显微镜(SEM)图。
图2为实施例1中多孔氧化锆特征扫描电子显微镜(SEM)图。
图3为实施例2中多孔氧化锆特征扫描电子显微镜(SEM)图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明采用了有机胺作为催化剂，有机胺的碱性比无机胺(氨水、氢氧化钠/钾)的碱性弱，尽可能降低了锆源的水解速度。采用了双有机溶剂分步挥发体系，利用不同溶剂的表面张力，实现亚微米级孔道的制备。在制备方法上，该反应体系只是简单的将四氢呋喃、醇、催化剂、锆源进行简单共混并涂布在泡沫表面，然后室温下挥发并高温焙烧，无需模板剂、扩孔剂的加入，因此操作简单、重复率高，可以适用于大规模工业化生产。
下述实施例中的试剂均为市售。
实施例1
一种多孔氧化锆的制备方法，包括如下步骤：
(1)将45mL四氢呋喃和5mL乙醇混合，加入0.5g三乙醇胺，搅拌得到无色透明的溶液；
上述搅拌速度为50转/分钟，时间为15min；其中使用的搅拌器可以是涡轮式搅拌器、桨式搅拌器、磁力搅拌器、磁力加热搅拌器、折叶式搅拌器、或机械搅拌器；
(2)将1mL锆酸四丁酯加入到澄清溶液中,在室温下预水解，反应的时间为0.25h；
(3)将上述预水解溶液滴加到海绵泡沫上，溶液的质量占比为30％；
(4)将上述泡沫混合物在室温下放置12小时以上，然后放置在烘箱中50℃干燥6小时；
(5)将上述产物置于空气气氛下，从室温升至温度350℃，并保持6h，得到多孔氧化锆材料，孔径大小为300-800nm。
制得的氧化锆复制了海绵泡沫的形貌，而且壁上布满了亚微米级孔，其孔径的大小为在300-800nm之间。
实施例2
一种多孔氧化锆的制备方法，包括如下步骤：
(1)将40mL四氢呋喃和10mL丙醇混合，加入0.05g十二胺，搅拌得到无色透明的溶液；
上述搅拌速度为1800转/分钟，时间为15min；其中使用的搅拌器可以是涡轮式搅拌器、桨式搅拌器、磁力搅拌器、磁力加热搅拌器、折叶式搅拌器、或机械搅拌器；
(2)将0.5mL乙酰丙酮锆加入到澄清溶液中，在室温下预水解，反应的时间为1h；
(3)将上述预水解溶液滴加到海绵泡沫上，溶液的质量占比为75％；
(4)将上述泡沫混合物在室温下放置12小时以上，然后放置在烘箱中150℃干燥2小时；
(5)将上述产物置于空气气氛下，从室温升至温度500℃，并保持2h，得到多孔氧化锆材料，孔径大小为150-700nm。
制得的氧化锆复制了海绵泡沫的形貌，而且壁上布满了亚微米级孔，其孔径的大小为在150-700nm之间。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种多孔氧化锆的制备方法，其特征在于，包括：
(1)混合四氢呋喃和醇得到混合溶液，所述混合溶液中醇的浓度为5-20wt％；
(2)将催化量的有机胺催化剂溶解到所述混合溶液中，搅拌至澄清溶液；
(3)将锆源溶于所述澄清溶液中，室温下搅拌预水解；
(4)将步骤(3)预水解后的溶液分散于海绵泡沫中；
(5)将上述海绵泡沫置于室温下挥发，之后干燥，空气条件下从室温升至温度350-500℃，并保持1-6h，得到多孔氧化锆。
2.根据权利要求1所述的一种多孔氧化锆的制备方法，其特征在于，所述的醇选自甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种多孔氧化锆的制备方法，其特征在于，所述的有机胺催化剂选自脂肪胺、醇胺、芳香胺、酰胺、芳香胺、脂环胺中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种多孔氧化锆的制备方法，其特征在于，所述的有机胺催化剂选自辛胺、十二胺、三乙醇胺、二乙醇胺中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种多孔氧化锆的制备方法，其特征在于，所述的澄清溶液中催化剂的浓度为0.05-1.5wt％。
6.根据权利要求1所述的一种多孔氧化锆的制备方法，其特征在于，所述的锆源选自乙酰丙酮锆、二氯二茂锆、锆酸四丁酯、锆酸四丙酯中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种多孔氧化锆的制备方法，其特征在于，所述的锆源的浓度为0.5-2.0wt％。
8.根据权利要求1所述的一种多孔氧化锆的制备方法，其特征在于，所述的多孔氧化锆材料具有亚微米级孔。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310101848.2A CN115849440B (zh) | 2023-01-29 | 2023-01-29 | 一种多孔氧化锆的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310101848.2A CN115849440B (zh) | 2023-01-29 | 2023-01-29 | 一种多孔氧化锆的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115849440A true CN115849440A (zh) | 2023-03-28 |
| CN115849440B CN115849440B (zh) | 2023-06-23 |
Family
ID=85657946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310101848.2A Active CN115849440B (zh) | 2023-01-29 | 2023-01-29 | 一种多孔氧化锆的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115849440B (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102774886A (zh) * | 2012-07-06 | 2012-11-14 | 上海应用技术学院 | 一种介孔氧化锆纳米材料及其制备方法 |
| CN106395834A (zh) * | 2016-09-07 | 2017-02-15 | 国家纳米科学中心 | 一种一步可控合成单峰多分散纳米、亚微米二氧化硅颗粒的方法 |
| CN107827457A (zh) * | 2017-12-18 | 2018-03-23 | 洛阳名力科技开发有限公司 | 一种多孔氧化锆陶瓷的制备方法 |
| CN108298550A (zh) * | 2018-04-12 | 2018-07-20 | 正大能源材料(大连)有限公司 | 一种以四氢呋喃与有机胺混合作为模板剂制备多级孔sapo-34分子筛的方法 |
| CN108439420A (zh) * | 2018-04-02 | 2018-08-24 | 深圳元颉新材料科技有限公司 | 单分散多孔二氧化硅球材料的制备方法 |
| CN111620369A (zh) * | 2020-05-26 | 2020-09-04 | 常州工学院 | 一种纳米氧化锆及其制备方法 |
-
2023
- 2023-01-29 CN CN202310101848.2A patent/CN115849440B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102774886A (zh) * | 2012-07-06 | 2012-11-14 | 上海应用技术学院 | 一种介孔氧化锆纳米材料及其制备方法 |
| CN106395834A (zh) * | 2016-09-07 | 2017-02-15 | 国家纳米科学中心 | 一种一步可控合成单峰多分散纳米、亚微米二氧化硅颗粒的方法 |
| CN107827457A (zh) * | 2017-12-18 | 2018-03-23 | 洛阳名力科技开发有限公司 | 一种多孔氧化锆陶瓷的制备方法 |
| CN108439420A (zh) * | 2018-04-02 | 2018-08-24 | 深圳元颉新材料科技有限公司 | 单分散多孔二氧化硅球材料的制备方法 |
| CN108298550A (zh) * | 2018-04-12 | 2018-07-20 | 正大能源材料(大连)有限公司 | 一种以四氢呋喃与有机胺混合作为模板剂制备多级孔sapo-34分子筛的方法 |
| CN111620369A (zh) * | 2020-05-26 | 2020-09-04 | 常州工学院 | 一种纳米氧化锆及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115849440B (zh) | 2023-06-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Millik et al. | 3D printed coaxial nozzles for the extrusion of hydrogel tubes toward modeling vascular endothelium | |
| Shi et al. | Tyrosinase-doped bioink for 3D bioprinting of living skin constructs | |
| CN106146912B (zh) | 一种具有三维微图案的海藻酸钙水凝胶及其制备方法 | |
| JP4070951B2 (ja) | 多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法 | |
| CN107500732B (zh) | 一种制备三维无机陶瓷的方法 | |
| CN101798403B (zh) | 一种壳聚糖/聚乙烯醇/聚乳酸共混致密膜的制备方法 | |
| CN107311640A (zh) | 用于3d打印制备具有开口微孔陶瓷的组合物及使用方法 | |
| CN106977670A (zh) | 一种光交联丝素蛋白的改性及其原位药物负载水凝胶的制备方法 | |
| CN115849440A (zh) | 一种多孔氧化锆的制备方法 | |
| CN114560691A (zh) | 抗菌型的光固化3d打印生物陶瓷材料及其制备方法与应用 | |
| CN110075362A (zh) | 一种含有生物活性玻璃涂层的复合材料及其制备方法和用途 | |
| CN104548196A (zh) | 一种基于乙烯基-巯基交联的组织工程支架材料及其制备方法 | |
| CN113528424A (zh) | 一种光敏生物材料多孔支架及其应用 | |
| CN108359143A (zh) | 一种水凝胶3d打印材料及其制备方法 | |
| US8052787B2 (en) | Bio-material and method of preparation thereof | |
| CN109880152B (zh) | 取向连通多孔生物医用支架的制备方法及其制备的支架和该支架在制备医疗产品中的用途 | |
| CN108638494A (zh) | 一种磷酸钙多孔支架的制备方法 | |
| CN113426492A (zh) | 一种非晶态多孔陶瓷纳米纤维膜及其制备方法和应用 | |
| CN105670307A (zh) | 一种聚己内酯与聚三亚甲基碳酸酯-聚乙烯吡咯烷酮改进聚乙烯醇膜耐水性及柔顺性的方法 | |
| CN103845756B (zh) | 一种生物活性纳米粒子及其制备方法 | |
| CN112441842A (zh) | 一种孔隙率可控的多孔生物陶瓷涂层制备方法 | |
| CN116024556A (zh) | 一种介孔氧化锆薄膜的制备方法 | |
| CN105001441B (zh) | 多孔超疏水低密度聚乙烯薄膜及其制备方法 | |
| CN109835869A (zh) | 一种微纳通孔模板及其制备方法与应用 | |
| CN108310456A (zh) | 一种氧化石墨烯/纳米羟基磷灰石复合硅胶改性多孔支架材料的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |