專利名稱：兩步沉淀合成鎂黃長(zhǎng)石粉體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種兩步沉淀合成具有生物活性的鎂黃長(zhǎng)石(Ca2MgSi2O7)粉體的方法，屬生物材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
含Ca和Si的硅灰石陶瓷用作生物材料已有一些文獻(xiàn)報(bào)道。其最顯著的特點(diǎn)就是它具有良好的誘導(dǎo)羥基磷灰石形成和刺激成骨細(xì)胞的增殖的能力，體現(xiàn)了較好的生物活性。而且，透灰石(CaMgSi2O6)，這種含有Ca、Mg和Si的三元組分的陶瓷，在模擬體液中能夠誘導(dǎo)羥基磷灰石的形成，植入兔子骨內(nèi)能與宿主骨形成骨性結(jié)合[(1)Miake Y，Yanagisawa T，Yajima Y，et al.JDent Res，1995，741756-1763.(2)Nonami T，Tsutsumi S.J Mater SciM，1999，10475-479.]。而鎂黃長(zhǎng)石作為一種含有Ca、Mg和Si的三元組分的材料，在組成上類似于透灰石，因此探索鎂黃長(zhǎng)石作為生物材料的研究與應(yīng)用具有一定的意義。
近年來，各種濕化學(xué)方法如溶膠—凝膠法，水熱法以及共沉淀法等在制備陶瓷粉體材料中得到了廣泛的應(yīng)用。但對(duì)于組成復(fù)雜的三元組分的陶瓷粉體材料來說，用一般的方法很難得到高純度的產(chǎn)物。而兩步沉淀法對(duì)于制備某些組成比較復(fù)雜的三元組分陶瓷粉體是一種簡(jiǎn)單而可行的方法。
鎂黃長(zhǎng)石就是一種含有Ca、Mg和Si的三元組成的材料，先前的研究表明通過溶膠—凝膠法合成的鎂黃長(zhǎng)石粉體需要很高的煅燒溫度，且合成出來的粉體粒度大、團(tuán)聚嚴(yán)重、粒度分布不均勻[Wu C T，Chang J.Mater Lett，2004，582415-2417.]。因此，嘗試使用兩步沉淀法合成粒度小，分散均勻的鎂黃長(zhǎng)石粉體，對(duì)鎂黃長(zhǎng)石粉體作為生物材料應(yīng)用具有很強(qiáng)的實(shí)用意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于通過兩步沉淀法合成出組成比較復(fù)雜的鎂黃長(zhǎng)石粉體。并相對(duì)于溶膠—凝膠法合成出的鎂黃長(zhǎng)石具有更低的煅燒溫度，粒徑更小，顆粒分布更均勻的優(yōu)點(diǎn)。這為下一步燒結(jié)致密的，具有高活性的的鎂黃長(zhǎng)石陶瓷提供了更好的條件。同時(shí)，兩步沉淀法成本相對(duì)比較低，便于推廣和應(yīng)用。
本發(fā)明實(shí)施方案簡(jiǎn)述如下(1)采用分析純Ca(NO3)2·4H2O(四水合硝酸鈣)配制0.05-0.1M的硝酸鈣溶液，并用滴加氨水調(diào)節(jié)溶液的pH值為12-13。同樣的方法采用分析純Na2SiO3·9H2O(九水合硅酸鈉)配制0.05-0.1M的硅酸鈉溶液100ml，并用滴加氨水方法調(diào)節(jié)溶液的pH值為13.0。然后將硅酸鈉溶液盛于漏斗中，緩慢滴加到硝酸鈣溶液中，同時(shí)劇烈攪拌12-24小時(shí)，生成硅酸鈣懸浮液。
(2)采用分析純Mg(NO3)2·6H2O(六水合硝酸鎂)配制0.05-0.1M的硝酸鎂溶液，并通過漏斗緩慢滴加在步驟(1)生成的硅酸鈣懸浮液中，劇烈攪拌，同時(shí)滴加氨水在懸浮液中，使整個(gè)體系的pH值維持在12.0。滴加完后，密封容器，充分?jǐn)嚢?-12小時(shí)，使之生成氫氧化鎂和硅酸鈣沉淀混合均勻的沉淀物。
(3)將氫氧化鎂和硅酸鈣沉淀混合懸浮液過濾，并用pH值為12.0的氨水溶液清洗，乙醇脫水，再在60-80℃中干燥20-24小時(shí)，通常清洗和脫水各為三次。
(4)將干燥好的粉體在1200℃中煅燒2小時(shí)，得到純的鎂黃長(zhǎng)石粉體。
然而，將制備的粉體做XRD，SEM分析，取0.3g制得的粉體，浸泡在200ml模擬體液中，5天后取出，干燥粉體，做XRD，SEM分析，以示本發(fā)明的效果。
本發(fā)明制備的鎂黃長(zhǎng)石粉體純度高，粒徑為0.5-5μm，且分散均勻。模擬體液浸泡初步認(rèn)為鎂黃長(zhǎng)石粉體具有很好的羥基磷灰石(HAP)形成能力，表面生成的HAP具有納米蟲狀結(jié)構(gòu)，是一種潛在的生物活性材料。(詳見實(shí)施例)


通過下面的結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明所做的詳細(xì)說明，可以更好地理解上文所述內(nèi)容。其中，圖1為兩步沉淀法合成的鎂黃長(zhǎng)石粉體XRD圖。
圖2為兩步沉淀法合成的鎂黃長(zhǎng)石粉體SEM圖。
圖3為鎂黃長(zhǎng)石粉體在模擬體液中浸泡5天后的XRD圖。
圖4為鎂黃長(zhǎng)石粉體在模擬體液中浸泡5天后的SEM圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但它們并不是對(duì)本發(fā)明作任何限制。
實(shí)例1所用原料純度如上所述。
(1)配制0.1M的硝酸鈣溶液100ml，并用氨水調(diào)節(jié)溶液的pH值為12.0。同樣的方法配制0.1M的硅酸鈉溶液100ml，并用氨水調(diào)節(jié)溶液的pH值為13.0。然后將硅酸鈉溶液盛于漏斗中，緩慢滴加到硝酸鈣溶液中，同時(shí)劇烈攪拌12小時(shí)，生成硅酸鈣懸浮液。
(2)配制0.1M的硝酸鎂溶液50ml，并通過漏斗緩慢滴加在硅酸鈣懸浮液中，劇烈攪拌，同時(shí)滴加氨水在懸浮液中，使整個(gè)體系的pH值維持在12.0。滴加完后，密封容器，充分?jǐn)嚢?小時(shí)，使氫氧化鎂和硅酸鈣沉淀混合均勻。
(3)將氫氧化鎂和硅酸鈣沉淀混合懸浮液過濾，并用pH值為12.0的氨水溶液清洗三遍，乙醇脫水三遍，再在60℃中干燥24小時(shí)。
(4)將干燥好的粉體在1200℃中煅燒2小時(shí)，得到純的鎂黃長(zhǎng)石粉體。其XRD和SEM如圖1和圖2所示，圖1的結(jié)果表明生成了純的鎂黃長(zhǎng)石相，圖2的結(jié)果表明兩步沉淀法合成的鎂黃長(zhǎng)石粉體的粒徑及分散性。圖3表明得到的鎂黃長(zhǎng)石粉體在模擬體液中浸泡后生成了羥基磷灰石，圖4的掃描電鏡照片表明生成的羥基磷灰石具有納米蟲狀結(jié)構(gòu)，說明鎂黃長(zhǎng)石具有良好的沉積羥基磷灰石的能力。
實(shí)例2(1)配制0.05M的硝酸鈣溶液100ml，并用氨水調(diào)節(jié)溶液的pH值為13.0。同樣的方法配制0.05M的硅酸鈉溶液100ml，并用氨水調(diào)節(jié)溶液的pH值為13.0。然后將硅酸鈉溶液盛于漏斗中，緩慢滴加到硝酸鈣溶液中，同時(shí)劇烈攪拌24小時(shí)，生成硅酸鈣懸浮液。
(2)配制0.05M的硝酸鎂溶液50ml，并通過漏斗緩慢滴加在硅酸鈣懸浮液中，劇烈攪拌，同時(shí)滴加氨水在懸浮液中，使整個(gè)體系的pH值維持在13.0。滴加完后，密封容器，充分?jǐn)嚢?2小時(shí)，使氫氧化鎂和硅酸鈣沉淀混合均勻。
(3)將氫氧化鎂和硅酸鈣沉淀混合懸浮液過濾，并用pH值為13.0的氨水溶液清洗三遍，乙醇脫水三遍，再在80℃中干燥20小時(shí)。
(4)將干燥好的粉體在1200℃中煅燒2小時(shí)，得到純的鎂黃長(zhǎng)石粉體。
所制備的鎂黃長(zhǎng)石的XRD和SEM如圖1和圖2所示，浸泡5天后的SEM如圖4所示。
權(quán)利要求
1.一種兩步沉淀合成鎂黃長(zhǎng)石粉體的方法，其特征在于具體步驟是(a)先配制0.05-0.1M的硝酸鈣溶液，滴加氨水調(diào)節(jié)pH值為12.0-13.0；再配制0.05-0.1M的硅酸鈉溶液，滴加氨水調(diào)節(jié)pH值為13.0；(b)然后將硅酸鈉溶液緩慢滴加到硝酸鈣溶液中，攪拌，生成硅酸鈣懸浮液；(c)再配制0.05-0.1M的硝酸鎂溶液，緩慢滴加到步驟(b)生成的硅酸鈣懸浮液中，攪拌的同時(shí)滴加氨水在懸浮液中，使整個(gè)體系的pH值維持在12.0；(d)滴加完后，密封容器，攪拌，使之生成氫氧化鎂與硅酸鈣的均勻混合沉淀物；(e)過濾步驟(d)所得的沉淀物，且用pH值為12.0的氨水溶液清洗，乙醇脫水，再在60-80℃中干燥；(f)干燥后粉體在1200℃煅燒2小時(shí)。
2.按權(quán)利要求1所述兩步沉淀合成鎂黃長(zhǎng)石粉體的方法，其特征在于所述的硝酸鈣為分析純Ca(NO3)2·4H2O。
3.按權(quán)利要求1所述兩步沉淀合成鎂黃長(zhǎng)石粉體的方法，其特征在于所述的硅酸鈉為分析純Na2SiO3·9H2O。
4.按權(quán)利要求1所述兩步沉淀合成鎂黃長(zhǎng)石粉體的方法，其特征在于所述的硝酸鎂為分析純Mg(NO3)2·6H2O。
5.按權(quán)利要求1所述兩步沉淀合成鎂黃長(zhǎng)石粉體的方法，其特征在于在步驟(b)中攪拌時(shí)間為12-24小時(shí)。
6.按權(quán)利要求1所述兩步沉淀合成鎂黃長(zhǎng)石粉體的方法，其特征在于在步驟(d)中攪拌時(shí)間為6-12小時(shí)。
7.按權(quán)利要求1所述兩步沉淀合成鎂黃長(zhǎng)石粉體的方法，其特征在于在步驟(e)中，用pH值為12.0的氨水溶液清洗三次，乙醇脫水三次，干燥20-24小時(shí)。
8.按權(quán)利要求1、2、3、4、5、6或7所述兩步沉淀合成鎂黃長(zhǎng)石粉體的方法，其特征在于合成的鎂黃長(zhǎng)石粒徑為0.5-5μm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種兩步沉淀合成鎂黃長(zhǎng)石粉體的方法，其特征在于采用九水合硅酸鈉(Na
文檔編號(hào)C04B35/00GK1587184SQ20041005408
公開日2005年3月2日 申請(qǐng)日期2004年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月27日
發(fā)明者常江, 吳成鐵 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所