仿生法制備磷灰石及其應(yīng)用性研究.pdf

1、生物礦化材料是指由生命系統(tǒng)參與合成的天然的生物陶瓷和生物高分子復(fù)合材料。生物中有各種各樣的礦化材料，如骨骼、牙齒、珍珠和貝殼等。這種在生命過程中構(gòu)建的以無機(jī)物為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)過程稱為生物礦化。仿生礦化是模擬生物礦化過程合成人工晶體的一種方法。生物礦化中的無機(jī)礦物往往是在有機(jī)基質(zhì)的參與下形成的，它們在有機(jī)基質(zhì)上成核，并且在整個結(jié)晶過程中受到了有機(jī)基質(zhì)及其它生命活動的調(diào)控，因而在晶體的形態(tài)、尺寸以及取向上都具有高度的統(tǒng)一和有序性。根據(jù)生物礦化中

2、有機(jī)分子調(diào)控?zé)o機(jī)礦物成核生長的原理，本課題從以下幾個方面進(jìn)行了研究工作：
　　 本文通過設(shè)計發(fā)明一種表面活性劑輔助的化學(xué)共沉淀法，使得羥基磷灰石晶體在表面活性劑分子模板控制下成核并生長，制備出尺寸大小均勻的羥基磷灰石晶粒。首先將摩爾濃度比為5:3的含Ca2+和HPO4-的溶液同時滴加到表面活性劑濃度為2倍臨界膠束濃度(CMC)的堿性溶液(pH≥12.0)中。當(dāng)Ca2+和HPO4-的溶液滴加完成，使得混合溶液中的表面活性劑濃度正好

3、為1CMC。借助X射線衍射、透射電鏡、傅里葉紅外轉(zhuǎn)換光譜等方法對樣品進(jìn)行表征，獲得如下實驗結(jié)果：羥基磷灰石晶粒尺寸大致相等，反應(yīng)溫度的提高使得生成的羥基磷灰石的晶型變好，但采用不同的表面活性物質(zhì)作為分子模板使得生成的羥基磷灰石的形貌差別很大。
　　 此外，本文使用明膠作為有機(jī)分子模板，在接近人體生理條件(pH=7.0，37℃)下，成功制備出具有規(guī)則六方棱柱結(jié)構(gòu)的氟磷灰石納米晶體。通過設(shè)計對照組實驗發(fā)現(xiàn)，在明膠分子存在的條件下，反

4、應(yīng)時間的長短對晶體形貌產(chǎn)生直接影響；另外，明膠分子的存在還影響了氟磷灰石晶體中的晶格置換。
　　 在上述研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)表面活性劑和明膠的物理化學(xué)特性，明膠可被制備成凝膠；而且，氟磷灰石和羥基磷灰石就制備條件相比，前者在溫和條件下即可制備出純度很高的物相。本文通過將配制好的含有磷酸氫根和氟離子的離子層凝膠以及不含任何離子的屏蔽層凝膠先后鋪在特定基片上，并采用中性氯化鈣溶液浸泡，在基片材料上生長出一層均勻致密的氟磷灰石涂層。研究