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基本信息

項(xiàng)目名稱：
新型功能材料羥基磷灰石的制備及其性能研究
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
羥基磷灰石（HAP）具有良好的生物活性、生物相容性和優(yōu)異的吸附性能，已廣泛應(yīng)于生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境治理等相關(guān)領(lǐng)域。本文以硝酸鈣和磷酸氫二銨為反應(yīng)原料，用氨水調(diào)控溶液的酸度，利用共沉淀法制備羥基磷灰石粉體，系統(tǒng)地研究了反應(yīng)溫度、pH、煅燒溫度等因素對(duì)HAP純度和形貌的影響, 并采用SEM、XRD等對(duì)合成樣品的形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。這些特性為其在環(huán)境保護(hù)及生物醫(yī)學(xué)上的研究和應(yīng)用奠定了科學(xué)的基礎(chǔ)。
詳細(xì)介紹：
羥基磷灰石（HAP）具有良好的生物活性、生物相容性和優(yōu)異的吸附性能，已廣泛應(yīng)于生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境治理等相關(guān)領(lǐng)域。本文以硝酸鈣和磷酸氫二銨為反應(yīng)原料，用氨水調(diào)控溶液的酸度，利用共沉淀法制備羥基磷灰石粉體，系統(tǒng)地研究了反應(yīng)溫度、pH、煅燒溫度等因素對(duì)HAP純度和形貌的影響, 并采用SEM、XRD等對(duì)合成樣品的形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，在反應(yīng)溫度為60℃，pH為10.0-11.0，Ca/P比為1：1.67，煅燒溫度為900℃時(shí)可獲得純度高，顆粒小，晶形完整的羥基磷灰石。利用合成的樣品進(jìn)行吸附試驗(yàn)，考察了離子初始濃度、吸附時(shí)間對(duì)吸附效果的影響，并探討了其吸附機(jī)理。合成的羥基磷灰石對(duì)重金屬離子具有良好的吸附功能，吸附率與Zn2+的初始離子濃度呈負(fù)相關(guān)。羥基磷灰石對(duì)Zn2+的吸附符合Langmuir等溫吸附模型，屬單層吸附。同時(shí)本文還研究了合成樣品的生物活性，利用合成的樣品進(jìn)行了吸附氨基酸的試驗(yàn)，并考察不同濃度的HAP對(duì)氨基酸的吸附效果。通過紫外吸收光譜和紅外光譜分析得出，羥基磷灰石對(duì)氨基酸有明顯的吸附作用。這些特性為其在環(huán)境保護(hù)及生物醫(yī)學(xué)上的研究和應(yīng)用奠定了科學(xué)的基礎(chǔ)。

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

羥基磷灰石具有優(yōu)良的吸附性和生物相容性，其吸附性可應(yīng)用于處理污水和環(huán)境治理，生物相容性可廣泛用于骨替代材料、整形和整容外科、齒科、補(bǔ)鈣劑、義眼座等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。本文采用共沉淀法制備羥基磷灰石粉體，再用羥基磷灰石粉體吸附重金屬離子和氨基酸，測(cè)定材料的吸附性能和生物相容性。針對(duì)其吸附重金屬離子和谷氨酸的性能進(jìn)行了設(shè)計(jì)和測(cè)試，從而為其在環(huán)保領(lǐng)域和生物材料方面的應(yīng)用提供了有效依據(jù)。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

本文采用共沉淀法制備納米羥基磷灰石粉體，制得的羥基磷灰石粉體具有優(yōu)越的生物活性且對(duì)重金屬離子的吸附性能良好。該方法設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，污染少，產(chǎn)物純度高，性能優(yōu)良。著重研究了在人體溫度下，樣品對(duì)氨基酸的吸附情況，探討其吸附性能和影響吸附性能的因素，以此討論HAP在人體內(nèi)部代替骨骼進(jìn)行生命活動(dòng)的可行性。同時(shí)，開展了樣品吸附重金屬離子的試驗(yàn)，為其在凈化污水、環(huán)境治理領(lǐng)域的應(yīng)用提供了可靠依據(jù)。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

本實(shí)驗(yàn)采用的方法簡(jiǎn)單易行，原料來源廣泛，價(jià)格低廉，耗能低，制備的樣品具有良好的生物相容性和特殊的物理化學(xué)性質(zhì)，可作為吸附劑用于蛋白質(zhì)的分離提純和廢水中重金屬離子的處理，從而達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的，是一種新型的綠色環(huán)保和智能礦物材料。其優(yōu)異的生物性能又使其廣泛用于骨替代材料、整形和整容外科、義眼座等領(lǐng)域。另外羥基磷灰石微晶還可用于抑制各種腫瘤細(xì)胞、HIV病毒生長(zhǎng)的藥物載體。

學(xué)術(shù)論文摘要

本文從硝酸鈣和磷酸氫二銨混合沉淀的合成工藝出發(fā)，討論了其最佳的反應(yīng)條件及處理方法，然后對(duì)所制得的樣品進(jìn)行了XRD、FTIR、SEM表征,并對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析討論。對(duì)于材料的實(shí)際應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)就其吸附性和生物相容性的用途進(jìn)行了研究，設(shè)計(jì)了其對(duì)重金屬離子及氨基酸的吸附實(shí)驗(yàn)，并探討了吸附機(jī)理。 本文研究過程主要有四個(gè)顯著的特點(diǎn)：1）在制備中著重研究了溫度，pH對(duì)產(chǎn)物的影響，根據(jù)晶體形貌討論了最佳溫度及pH下樣品的性能；2）羥基磷灰石對(duì)蛋白質(zhì)、氨基酸都具有吸附性，本文以氨基酸為例研究了羥基磷灰石的吸附性能，探討其在人體內(nèi)部正常使用的可行性，這方面文獻(xiàn)少有報(bào)道；3）本文探討了吸附量與離子的初始濃度和pH之間的關(guān)系，這為其在生物醫(yī)學(xué)上的研究和應(yīng)用奠定了科學(xué)的基礎(chǔ)；4）本文研究了羥基磷灰石對(duì)污水中的重金屬離子的吸附，并探討吸附機(jī)理及影響吸附效果的因素。

獲獎(jiǎng)情況

無

鑒定結(jié)果

無

參考文獻(xiàn)

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同類課題研究水平概述

近年來，納米羥基磷灰石的制備及其優(yōu)異的吸附性和生物相容性，引起了國(guó)內(nèi)外專家的廣泛關(guān)注，成為實(shí)驗(yàn)研究的熱點(diǎn)之一。納米級(jí)羥基磷灰石具有優(yōu)良的吸附性和生物相容性，可廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護(hù)、新型材料等諸多領(lǐng)域。近幾年，納米級(jí)羥基磷灰石材料的研究和應(yīng)用已有很大進(jìn)展，目前已有部分產(chǎn)品面世。例如，李吉東，李玉寶等在常壓條件下，用液相沉淀法合成了納米羥基磷灰石漿料，并在超聲波作用下，用浸漬交換法制備了載銅納米羥基磷灰石，對(duì)抗菌材料的抗菌性能進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，載銅抗菌材料對(duì)革蘭氏陰性菌E.coli和革蘭氏陽性菌S.aureus均有較強(qiáng)的抑制和殺滅作用。龐曉峰，曾紅娟采用溶膠-凝膠法制備羥基磷灰石陶瓷材料，對(duì)不同的氨基酸進(jìn)行吸附，研究羥基磷灰石粉體的結(jié)構(gòu)和生物活性。研究發(fā)現(xiàn)，羥基磷灰石能吸附氨基酸，吸附位點(diǎn)是PO43-基，而不是Ca2+，提出羥基磷灰石吸附具有不同電位的氨基酸的作用機(jī)理。畢榮榮，丁海濤，萬立駿，介紹了羥基磷灰石生物陶瓷的晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，綜合論述了納米羥基磷灰石的制備方法，同時(shí)，介紹了納米羥基磷灰石在生物醫(yī)學(xué)方面的主要應(yīng)用，有利于成骨細(xì)胞的生長(zhǎng)，在硬組織修復(fù)、藥物載體和抗腫瘤研究中顯示了廣闊的前景。羅道成, 劉俊峰對(duì)羥基磷灰石吸附電鍍廢水中的Zn2+進(jìn)行了研究，探討了碳羥基磷灰石用量、廢水pH值、吸附時(shí)間、吸附溫度對(duì)去除Zn2+的影響，含Zn2+的電鍍廢水經(jīng)納米羥基磷灰石吸附后，廢水中Zn2+的含量低于國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。林玉琛，梁勇對(duì)羥基磷灰石作為一種新型眶內(nèi)植入體進(jìn)行的研究，已廣泛應(yīng)用于眼球摘除后，而且HA義眼座能較好地預(yù)防和矯治眼窩凹陷，并能增加安裝的義眼活動(dòng)度。孫振綱研究了不同劑量的羥基磷灰石納米微粒經(jīng)肝動(dòng)脈灌注給藥對(duì)兔肝VX2腫瘤的治療作用，在一定劑量范圍內(nèi)，n-HAP對(duì)兔肝VX2腫瘤的生長(zhǎng)具有抑制作用，并能提高瘤兔的生存期，肝功能損害是可逆的。因此，不難看出HAP的納米材料有望成為治療癌癥的“新藥”。出HAP的納米材料有望成為治療癌癥的“新藥”。 總之，納米羥基磷灰石的制備及其性能研究已成為當(dāng)今研究熱點(diǎn)，其研究開發(fā)新產(chǎn)品的驅(qū)動(dòng)力日益增加，研究技術(shù)日趨成熟，對(duì)生物醫(yī)學(xué)的創(chuàng)新正越來越集中在納米技術(shù)和傳統(tǒng)技術(shù)的整合之中，在不久的將來，納米羥基磷灰石必定能在骨修復(fù)、抗癌、抑菌，環(huán)境治理等領(lǐng)域發(fā)揮重大的作用。
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