羟基磷灰石复合材料的制备及吸附性能的研究

羟基磷灰石研究进展摘要：由于羟基磷灰石( HA) 不但与人体骨骼晶体成分和结构基本一致,而且其生物相容性、界面生物活性均优于医用钛、硅橡胶及植骨用碳材料等植入医用材料,另外有极好骨传导性和与骨结合的能力, 无毒副作用, 无致癌作用,所以被广泛用作硬组织修复材料和骨填充材料的生理支架以及疾病、意外事故中的骨修复材料。

同时，羟基磷灰石具有良好的生物活性,具有特殊的晶体化学特点，是较好的生物材料,被广泛应用于骨组织的修复与替代技术.目前,羟基磷灰石涂层的制备方法有等离子喷涂法、激光熔覆法、电结晶液相沉积法、溶胶-凝胶法等。

对于制备要求较高、具有表面活性的吸附材料羟基磷灰石而言,溶胶- 凝胶法是较为合适的方法,本文羟基磷灰石涂层进行了研究。

主要从羟基磷灰石的合成制备,复合材料涂层种类及HA涂层影响因素，应用等方面对羟基磷灰石进行介绍，并对其进行研究展望。

关键词：羟基磷灰石制备复合材料涂层研究进展前言羟基磷灰石是一种磷酸钙生物陶瓷, 与人体自然骨和牙齿等硬组织中的无机质在化学成分和晶体结构上具有相似性，是一类重要的骨修复材料,分子式为Ca10 ( PO4) 6 ( OH ) 2 , 简写为HA 或HAP,Ca/ P 物质的量比理论值为1. 67, 属磷酸钙陶瓷中的一种生物活性材料。

从分子结构( 如图1) 可以看出, 它易与周围液体发生离子交换。

HA 属六方晶系, 空间群为P63/m。

其结构为六角柱体, 与c轴垂直的面是一个六边形, a、b 轴的夹角为120 °, 晶胞常数a= b= 9. 324 A , c= 6. 881A 。

单位晶胞含有10 个[ Ca]2+、6个[ PO4]3-和2个[ OH]-, 这样的结构和组成使得H A 具有较好的稳定性。

磷灰石是自然界广泛分布的磷酸钙盐矿物，根据其结构通道中存在的阴离子的种类,可分为氟-、氯-、羟磷灰石等不同亚种矿物。

其中，羟基磷灰石(hydroxyapatite，缩写为HA或HAp)的研究和应用最广泛。

羟基磷灰石的制备及其性能研究
羟基磷灰石(HAP)具有特有的吸附结构和独特的多吸附位点,有望在处理有毒有害废水和受污染土壤等方面获得应用。

本论文采用水热合成法合成了5种羟基磷灰石并比较了各类羟基磷灰石吸附氟离子的效果,得到如下主要结果：1.采用水热合成法制备了一系列羟基磷灰石样品,研究了合成相关的影响因素,结果表明水热合成法的最佳温度为120℃,最佳pH为9,获得氟、钾、镁、镁钾共掺羟基磷灰石多个样品,不同的掺杂物对羟基磷灰石的晶型结构造成了不同程度的畸变；2.优化了吸附工艺条件,上述样品对氟离子吸附过程中25℃时吸附达到最大,吸附平衡的时间2小时,羟基磷灰石最佳加量为10g/L,F-离子的初始浓度为
5Omg/L,酸碱度为近中性；3.对比分析了5个不同类型羟基磷灰石样品的氟离子吸附性能,镁钾共掺的羟基磷灰石样品具有较好的氟离子吸附性能,8小时氟离
子吸附量高达480mg/g。

从动力学和热力学方面探究了其吸附机理,羟基磷灰石对氟离子的吸附符合拟二级反应动力学过程和Freundlich吸附等温方程,该吸附是一个吸热过程,氟吸附在羟基磷灰石表面使得羟基磷灰石发生了结构的变化,整个体系的混乱度增加。

万方数据・７０・材料导报：综述篇２０１０年８月（上）第２４卷第８期未分化间充质细胞和骨母细胞分化为成骨细胞和软骨细胞，从而诱导骨和软骨的形成Ｋ］。

但由于ＢＭＰ在体内扩散快，易被蛋白酶分解，无支架和填充作用，目前多使用载体与其结合，形成ＢＭＰ缓释系统。

目前，具有骨传导作用的多孔型羟基磷灰石材料与具有诱导异位成骨作用的ＢＭＰ复合制成的ＨＡ—ＢＭＰ已进行动物实验。

Ｍａｇｉｎ等¨。

研究ｒｈＢＭＰ７（成骨蛋白１）复合羟基磷灰石后发现，羟基磷灰石复合ｒｈＢＭＰ７可诱导更多的骨形成。

ＫｕｂｏｋｉＬ７３证实多孔状羟基磷灰石中０．３５ｍｍ孔径可直接诱导骨形成。

但羟基磷灰石不易完全降解，影响进一步吸收。

Ｔａｏ等№ｏ对一种新型ＨＡ—ＢＭＰ复合人工听小骨的临床应用效果进行评价，结果显示，新型ＨｍＢＭＰ复合人工听小骨具有良好的生物相容性和优异的传音性能，术后成功率为９２．３％，随访均未见听骨脱出。

充分表明ＨＡ—ＢＭＰ复合材料明显优于自体组织，临床应用效果稳定，具有广阔的应用前景。

图１羟基磷灰石的晶体结构及（０００１）面的投影［２１Ｆｉｇ．１Ｃｒｙｓｔａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆａｐａｔｉｔｅａｎｄｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｏｎｔｏｔｈｅ（０００１）ｐｌａｎｅ［２］蚕丝蛋白（丝素）及其纤维由于具有优异的力学特性、生物相容性、生物可降解性以及本质是蛋白质的结构特点，在生物医学领域表现出极大的应用潜力，是近年来医学组织工程感兴趣的一类特殊的生物材料。

卢神州等［９］以羟基磷灰石／丝素蛋白复合凝胶为基体，以蚕丝短纤维和ＮａＣＩ颗粒作为增强材料和致孔剂，制备羟基磷灰石／丝素蛋白多孔复合材料，结果表明，材料中含有少量蚕丝短纤维对材料抗弯强度和断裂能力的提高有显著效果。

２．１．２多元体系的复合骨修复是一个极其复杂有序的过程。

近年的研究表明，生长因子在骨愈合过程中起重要作用。

骨形态发生蛋白（ＢＭＰ）是骨生长的启动因子，对骨愈合有明显促进作用。

羟基磷灰石的制备,实验报告实验报告实验名称：纳米羟基磷灰石的制备与表征一、实验目的了解纳米羟基磷灰石的制备及其性质，熟悉其表征方法，了解相关原理和操作流程。

二、实验原理羟基磷灰石，又称羟磷灰石，是钙磷灰石（Ca5(PO4)3(OH)）的自然矿物化。

羟基磷灰石（HAP）是脊椎动物骨骼和牙齿的主要组成，人的牙釉质中羟基磷灰石的含量在96%以上。

羟基磷灰石具有优良的生物相容性，并可作为一种骨骼或牙齿的诱导因子，在口腔保健领域中对牙齿具有较好的再矿化、脱敏以及美白作用。

实验证明HAP粒子与牙釉质生物相容性好，亲和性高，其矿化液能够有效形成再矿化沉积，阻止钙离子流失，解决牙釉质脱矿问题，从根本上预防龋齿病。

含有HAP材料的牙膏对唾液蛋白、葡聚糖具有强吸附作用，能减少患者口腔的牙菌斑，促进牙龈炎愈合，对龋病、牙周病有较好的防治作用。

以Ca(N03)2.4H2O NH4H2 PO4 为原料，采用化学沉淀法制备HA,CA/P=1.67三、仪器与试剂材料：Ca(N03)2 4H2O 、NH4H2 PO4 、氨水仪器：磁力搅拌机四、实验步骤（1）.称取6.9g 磷酸氢二铵和23.6g 硝酸钙。

（2）溶入250ml的蒸馏水中，硝酸钙用1000ml烧杯，磷酸氢二铵溶入250ml蒸馏水，用氨水分别调节PH值10-11。

（3）将磷酸氢二铵滴加到硝酸钙溶液中，控制滴加速度和搅拌速度，反应过程中检测反应的PH值以便及时做出调整。

（4）溶液滴加完后，继续搅拌加热维持1h，反应结束后陈化8h，薄膜覆盖烧杯口。

（5）蒸馏水清洗至中性，40。

C下干燥，研磨成粉状。

五、数据处理表征红外谱图1图1是HA标准红外光谱图。

HA有两个阴离子基团，P043-四面体阴离子基团和OH-基团。

图中P043-的吸收谱线571、602、963、1050和1089cm-1都出现了，OH-基团的谱线则出现在631、3570 cm-1处，证明所制备的晶体是HA晶体。

羟基磷灰石生物材料的研究现状、制备及发展前景于方丽1 周永强2 张卫珂3 马景云1(1陕西科技大学材料科学与工程学院 咸阳 712081) (2温州大学制笔重点实验室 325035) (3山东大学材料液态结构及其遗传性教育部重点实验室 济南 250061)摘 要 羟基磷灰石具有良好的生物相容性和生物活性,是较好的生物陶瓷材料。

笔者论述了羟基磷灰石生物陶瓷材料的研究现状,同时对羟基磷灰石及其复合生物陶瓷材料的各种制备方法进行了概述,重点研究综合性能优越的羟基磷灰石生物陶瓷材料的制备及发展前景。

关键词 羟基磷灰石 生物陶瓷材料 研究现状 制备 发展前景The Present and Prospect of Research on Hydroxyapatite Bioceramic MaterialsYu Fangli1,Zhou Yongqiang2,Zhang Weike3,Ma Jingyun1(1Shaanxi University of Science and Technology,Xianyang,712081)(2Wen zhou University Main Laborotary,325035)(3Collegeofmaterial Science&Engineering,Shandong University,Jinan,250061)Abstract:Hydroxyapatite has excellent biocompatibility and tissue bioactivity and is hydroxyapatite bioceramic materials.This paper su m marizes the study situati on and the various preparation methods of hydroxyapati te bioceramic materials.The keys are enhancement and preparation and develop ment prospect of the synthesization of the composite bioceramic materials.Key words:Hydroxyapatite;Bioceramic materials;Research situation;Preparation;Develop ment prospect前言20世纪,生物材料学领域取得了飞速发展,无机生物医用材料的研究及其应用十分活跃,其中备受关注的是羟基磷灰石(hydroxyapatite,简称HA或HAP)活性陶瓷材料的研究和临床应用。

羟基磷灰石对重金属的吸附研究羟基磷灰石( Hydroxyapatite，HA)是一种广泛应用于环境领域的吸附材料，它是由磷酸和钙离子组成的磷灰石结构，其中一部分的钙离子被羟基(OH-)取代。

其化学式为Ca10(PO4)6(OH)2、由于其良好的生物相容性和高吸附性能，羟基磷灰石已经被广泛研究应用于重金属离子的吸附领域。

重金属污染是当前环境面临的严重问题之一，重金属离子如铅、镉、铬等具有高毒性和生物累积性，在水环境中容易富集，对生态环境和人类健康带来潜在威胁。

羟基磷灰石由于其表面含羟基的特性，对重金属离子具有很强的吸附能力，因此在重金属污染治理中具有很大的潜力。

羟基磷灰石对重金属离子的吸附性能受到多种因素的影响，包括溶液pH值、温度、吸附时间、离子浓度等。

研究表明，在酸性条件下，羟基磷灰石具有较高的吸附能力，而在碱性条件下，吸附能力较低。

这是因为在酸性条件下，羟基磷灰石表面的负电性增强，利于吸附正电性较强的重金属离子。

此外，吸附过程通常是一个快速的吸附-扩散平衡过程，吸附达到平衡所需的时间通常是几十分钟到几小时。

当吸附时间延长时，吸附量逐渐增加，直到达到平衡。

羟基磷灰石对重金属的吸附量与重金属离子的浓度呈正相关关系，随着重金属浓度的增加，吸附量也相应地增加。

羟基磷灰石对重金属离子的吸附机制涉及表面络合、吸附取代和吸附结构改变等多种作用方式。

表面络合是指重金属离子与羟基磷灰石表面的羟基形成络合物。

吸附取代是指重金属离子与羟基磷灰石中的钙离子发生取代反应，形成重金属磷灰石化合物。

吸附结构改变是指重金属离子的吸附导致羟基磷灰石晶格结构的改变。

通过这些机制的综合作用，羟基磷灰石能够有效地从水中去除重金属污染物。

羟基磷灰石对不同重金属离子的吸附能力存在差异。

不同重金属离子的电荷和离子半径对其与羟基磷灰石的相互作用起着重要的影响。

一般来说，重金属离子的电荷越高，其与羟基磷灰石的相互作用越强，吸附能力也越高。

此外，重金属离子的离子半径较小，能更容易进入羟基磷灰石的晶格，因而具有较高的吸附能力。

医疗卫生装备·２００７年第２８卷第４期ＣｈｉｎｅｓｅＭｅｄｉｃａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔＪｏｕｒｎａｌ·２００７Ｖｏｌ．２８Ｎｏ．４纳米羟基磷灰石及其复合材料的研究进展李志宏武继民李瑞欣许媛媛张西正（军事医学科学院卫生装备研究所天津市３００１６１）摘要纳米羟基磷灰石具有良好的生物相容性和生物活性，是较好的生物材料，被广泛应用于骨组织的修复与替代技术。

但是，由于材料本身力学性能较差制约了羟基磷灰石的进一步应用，因此，提高及制备综合性能优越的纳米羟基磷灰石复合生物材料是当今研究的重心和热点。

综述了纳米羟基磷灰石制备的主要方法及其复合生物材料的研究进展，并探讨了纳米羟基磷灰石骨修复材料的发展方向。

关键词纳米羟基磷灰石；复合材料；骨修复Ａｄｖａｎｃｅｓｉｎｎａｎｏ－ｈｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅａｎｄｉｔｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅＬＩＺｈｉ－ｈｏｎｇ，ＷＵＪｉ－ｍｉｎ，ＬＩＲｕｉ－ｘｉｎ，ＸＵＹｕａｎ－ｙｕａｎ，ＺＨＡＮＧＸｉ－ｚｈｅｎｇ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｅｄｉｃａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔ，ＡｃａｄｅｍｙｏｆＭｉｌｉｔａｒｙＭｅｄｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００１６１，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＮａｎｏ－ｈｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄａｓｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｖｅａｎｄｐｒｏｓｔｈｅｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌｆｏｒｏｓｓｅｏｕｓｔｉｓｓｕｅ，ｏｗｉｎｇｔｏｉｔｓｅｘｃｅｌｌｅｎｔｂｉｏｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙａｎｄｔｉｓｓｕｅｂｉｏａｃｔｉｖｉｔｙ．Ｂｕｔｔｈｅｐｏｏｒｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙｏｆｈｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅｒｅｓｔｒｉｃｔｓｉｔｓｆｕｒｔｈｅｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌ，ｍａｎｙｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｄｅｄｉｃａｔｅｄｔｏｔｈｅｓｙｎｔｈｅｓｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｒｅｖｉｅｗｓｔｈｅｍａｉｎｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｏｆｎａｎｏ－ｈｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅａｎｄｔｈｅａｄｖａｎｃｅｍｅｎｔｉｎｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｉｔｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅ．Ｔｈｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｉｎｔｈｉｓｒｅｓｅａｒｃｈａｒｅａａｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄａｓｗｅｌｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｎａｎｏ－ｈｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅ；ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌ；ｂｏｎｅｒｅｐａｉｒ作者简介：李志宏，硕士，主要从事高分子材料和生物材料方面的研究；武继民，博士，硕士生导师，副研究员。

含钾羟基磷灰石粉体的制备及其吸附性能研究近年来，含钾羟基磷灰石（KHp）粉体在环境污染物的吸附技术中受到越来越多的关注。

为了探究KHp粉体的吸附性能，研究者们开展了有关KHp粉体合成、结构特性和吸附性能的实验研究。

本文将全面介绍KHp粉体的制备方法和吸附性能，以期为KHp粉体的吸附技术提供参考。

一、KHp粉体合成方法KHp粉体的合成方法主要包括水溶法、热溶法和滴定法等三种。

水溶法是目前最常用的合成KHp粉体的方法，它的优点是结构简单，反应速度快，操作简便易行。

实验考察表明，当溶剂以水或甲醇为溶剂时，KHp粉体的合成效率最高；当溶剂以乙醇为溶剂时，KHp粉体的合成效率最低。

热溶法是使用高温加热溶剂来合成KHp粉体的方法，它的优势在于反应过程简单，可以在短时间内获得较高的晶相纯度。

最后，滴定法利用滴定剂对KHp溶液进行滴定，以获得KHp粉体。

二、KHp粉体结构特性X射线衍射（XRD）表明，KHp粉体具有六方晶系结构，晶胞参数为（a=3.364）。

通过扫描电子显微镜（SEM）可以看到KHp粉体呈球状，细小粒度，粒径可以从纳米尺度开始，到微米尺度。

KHp粉体的结构温度可以通过拉曼光谱（Raman spectra）得到，结果表明，KHp 粉体的晶体结构稳定，不会受到环境温度的影响。

三、KHp粉体吸附性能KHp粉体的吸附性能主要取决于它的结构特性。

KHp粉体具有可改变表面形貌、空位和电荷性能的结构属性，这使它对化学物质具有良好的吸附性能。

实验结果表明，KHp粉体具有较高的Cd2+吸附效率，可达99.6%以上，这表明KHp粉体有很大的应用前景。

此外，KHp粉体的表面结构还可以改变表面电荷性能，使其对有机污染物有较好的吸附性能，同时还可以改变空位性质，使其对有机污染物有较好的吸附性能。

四、结论综上所述，KHp粉体可以通过水溶法、热溶法和滴定法等三种方法进行合成，其结构特性具有六方晶系结构，形貌为球状，粒径从纳米到微米尺度不等。

第46卷第3期2021年6月广州化学Guangzhou ChemistryV ol. 46 No. 3Jun. 2021文章编号：1009-220X(2021)03-0022-08 DOI:10.16560/ki.gzhx.20210313羟基磷灰石相关复合材料的研究进展范云辉，王世革，黄明贤*（上海理工大学理学院，上海200093）摘要：羟基磷灰石（HAp）作为骨骼中的无机矿物成分，是天然的生物陶瓷材料。

由于特殊的结构组成，其具有良好的生物相容性和生物活性。

然而，纯的HAp纳米颗粒容易团聚且机械强度低，因此往往需要进一步改性和功能化用于合成HAp相关的复合材料。

本综述对元素或官能团掺杂、聚合物/HAp交联、HAp固定在载体材料表面等方式制备的HAp复合材料，及其在环境中分离纯化应用的研究进展进行讨论与分析。

最后对HAp相关复合材料的发展前景做出了总结与展望。

关键词：羟基磷灰石；复合材料；分离纯化中图分类号：O651 文献标识码：A对羟基磷灰石（HAp）材料的研究已经进行了半个多世纪，其作为动物骨骼的无机组分，是重要的生物材料。

近年来，随着纳米科学的不断发展，合成的纳米HAp的应用范围越来越广。

有关HAp的综述报道，主要是涉及不同的制备方法（包括固态法[1-2]、传统的化学沉淀法[3-4]、溶胶凝胶法[5-6]、水热法[7-8]、模板法[9-10]等）的总结[11]，HAp纳米材料作为骨和牙齿替代物的应用，以及药物输送和癌症治疗方面的研究[12-15]。

可以发现，关于HAp复合材料及其在分离纯化中应用的报道较少。

因此，本文对HAp相关复合材料的结构设计和在环境中作为分离纯化材料的最新进展进行了简单的归纳总结。

1 概述HAp作为脊椎动物牙齿和骨骼中的主要无机成分，在生物陶瓷领域引起了广泛关注。

HAp属于磷酸钙，是磷灰石中的一种。

磷灰石的一般结构式可以表示为M10(ZO4)6X2，这里M，ZO4和X可以分别被替换成下列离子[16-17]：M=K，Mg，Mn，Pb，Co，Zn，Au，Ba，Cd，Al，Fe，La，Ce，Si，Ti等；ZO4=CO3，SiO4，HPO4，SeO2等；X=F，Cl等。

羟基磷灰石-氧化锆生物复合材料制备与性能研究羟基磷灰石/氧化锆生物复合材料制备与性能研究引言：随着生物医学领域的快速发展，生物复合材料作为一种功能性材料在骨组织工程、生物医学和牙科等领域得到广泛应用。

羟基磷灰石（HAP）是一种常见的骨组织工程材料，而氧化锆（ZrO2）因其优异的生物相容性和机械性能而被广泛研究。

将HAP与ZrO2制备成生物复合材料，不仅可以综合两者的优点，还可以改善各自的缺点。

本文旨在介绍羟基磷灰石/氧化锆生物复合材料的制备方法以及其性能研究。

方法：1. 材料制备：根据预期的复合材料性能，选择合适的HAP和ZrO2粉末，并进行表面处理以提高材料的附着力。

常用的表面处理方法有等离子喷涂、离子交换等。

2. 复合材料制备：将经过表面处理的HAP和ZrO2混合均匀，并加入适量的有机胶粘剂，形成可压制成型的复合材料。

通过压制和烧结过程得到最终的复合材料。

结果与讨论：1. 组织结构：利用扫描电子显微镜（SEM）观察复合材料的组织结构。

结果显示，HAP和ZrO2颗粒均匀分布在复合材料的基质中，形成致密的微观结构。

2. 物理性能：对复合材料的力学性能进行测试，包括硬度、抗压强度和断裂韧性等。

实验结果显示，羟基磷灰石/氧化锆生物复合材料具有较高的硬度和抗压强度，符合骨组织工程和牙科材料的要求。

3. 生物相容性：将复合材料与生物体接触，观察其生物相容性。

实验结果显示，羟基磷灰石/氧化锆生物复合材料具有良好的生物相容性，不会引起免疫反应或组织排斥现象。

4. 生物活性：利用细胞培养实验评估复合材料的生物活性。

结果显示，羟基磷灰石/氧化锆生物复合材料能促进细胞的黏附和增殖，具有良好的生物活性。

结论：本研究成功制备了羟基磷灰石/氧化锆生物复合材料，并对其性能进行了详细研究。

结果表明，该复合材料具有优异的力学性能、良好的生物相容性和生物活性，有望在骨组织工程和生物医学领域得到广泛应用。

进一步的研究可以探索复合材料的制备参数优化和应用扩展，为生物医学领域的材料研究提供新的思路和方法本研究成功制备了羟基磷灰石/氧化锆生物复合材料，并对其组织结构、物理性能、生物相容性和生物活性进行了详细研究。