掺杂羟基磷灰石纳米粉体的水热法合成与表征

摘要

羟基磷灰石(简称HA)具有优良的生物活性和生物相容性，在生物医学领域有着广泛的应用。通过阳离子掺杂(Mg.Zn和Sr等离子)对HA进行改性研究，可以制备出与天然骨组织更相近，生物性能更优良的硬组织替换材料。
　　 本研究采用EDTA辅助水热法，成功制备了分别掺杂Mg、Zn、Sr离子的HA纳米粉末，并利用X射线衍射(XRD)、X荧光光谱分析(XRF)、透射电子显微镜(TEM)、热重分析(TGA)等技术对制备的粉体进行表征分析。
　　 研究结果表明：①合成的样品均具有HA的晶体结构，且结晶度十分良好。形貌为长条的棒状，有少数颗粒。晶粒尺寸长约为40nm～200nm，宽约为10nm～30nm。掺杂Mg的HA晶粒尺寸在10nm～70nm范围内。掺杂Zn的HA晶粒尺寸在20nm～200nm范围内。掺杂Sr的HA晶粒尺寸在10nm～70nm范围内。②掺杂Mg和Zn离子时，对HA粉体的长径比不是十分明显。当掺杂离子为Sr离子时，明显降低了HA粉体的长径比。③Mg离子掺杂以后，随Mg掺杂量的增加，晶格常数a和c同时减小。当为Zn离子掺杂时，晶格常数a随着Zn掺杂量的增加先减小后增加，而晶格常数c则随Zn掺杂量的增加而减小。当为Sr离子掺杂时，晶格常数a随Sr掺杂量的增加而增大，晶格常数c随着Sr掺杂量的增加先增大后减小。④掺杂Mg离子时，(Ca+Mg)/P的摩尔比越来越小。掺杂Zn离子时，(Ca+Zn)/P的摩尔比没有明显变化。掺杂Sr离子时，(Ca+Sr)/P的摩尔比增加，且越来越接近于HA中Ca/P的标准化学计量比。⑤掺杂Mg离子的HA，增加了固体样品中物理吸附水的含量，Mg离子对HA的热稳定性没有明显影响。掺杂Zn离子的HA，增加了样品中物理吸附水的含量，减少了HA样品中晶格水的含量，Zn提高了HA样品的热稳定性。掺杂Sr离子的HA，增加了HA固体样品的晶格水含量，掺杂Sr离子对HA样品的热稳定性有稍微的降低。