羥基磷灰石簡(jiǎn)介
羥基磷灰石的化學(xué)分子式為Ca10(PO4)6(OH)2簡(jiǎn)稱為HAP，是應(yīng)用最為廣泛的磷酸鈣鹽結(jié)晶相。磷酸鈣鹽是脊椎動(dòng)物骨骼和牙齒的主要礦物成分，在磷酸鈣鹽中，羥基磷灰石是體液中磷酸鈣鹽熱力學(xué)最穩(wěn)定的結(jié)晶相，與人類骨骼和牙齒的礦物部分最為相似。羥基磷灰石中鈣元素和磷元素之比受合成方式影響，鈣磷比不固定其組成也比較復(fù)雜。
HAP具有較高的比表面積，較強(qiáng)的吸水釋水能力和空氣中的吸濕能力。羥基磷灰石密度為3.16g/cm3，比表面積為26m2/g，溶度積常數(shù)Ksp(25℃)=(6.3±2.1)×10-59，呈弱堿性（pH=7-9），難溶于堿易溶于酸。羥基磷灰石晶體屬于六方晶系結(jié)構(gòu)，屬于P63/m空間群，晶胞參數(shù)a=b=0.943nm，c=0.688nm。
羥基磷灰石的應(yīng)用
羥基磷灰石由于其獨(dú)特的物理和化學(xué)結(jié)構(gòu)，在以下領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用：（1）在污水治理方面的應(yīng)用；（2）在污染土壤修復(fù)中的應(yīng)用；（3）在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用；（4）其他方面的應(yīng)用。
羥基磷灰石的主要合成方法
羥基磷灰石的主要合成方法分為干法和濕法。
1、干法：
HAP的干法制備是選取精細(xì)研磨的前驅(qū)體進(jìn)行混合，然后對(duì)混合前驅(qū)體進(jìn)行熱處理的制備方式。干法制備為了保證混合物可以完全反應(yīng)，要求混合物是完全均勻的。最終生成物的純度取決于準(zhǔn)備過程中的精確稱量，務(wù)必使混合物可以完全反應(yīng)掉。因此干法制備對(duì)于反應(yīng)物的純度和劑量都有著很嚴(yán)格的要求，這些可變因素可能會(huì)限制最終化合物的生成。
Tromel等人通過在1050℃環(huán)境中煅燒磷酸鈣和氧化鈣混合物，確定了形成HAP的最佳條件。使用干法制備優(yōu)點(diǎn)是生成產(chǎn)物的結(jié)晶度一般較好，但干法需要相對(duì)較高的溫度，這可能會(huì)影響生成物的孔隙率。
2、濕法：
濕法制備由于操作簡(jiǎn)單而被廣泛使用，其中主要包括化學(xué)共沉淀法。乳化法、水解法、溶膠-凝膠法和水熱法等制備方法。濕法制備可以較好控制生成HAP的結(jié)構(gòu)和形態(tài)，提高HAP的產(chǎn)率。
濕法制備可以在水或者其他有機(jī)溶劑中進(jìn)行，可以添加各種催化劑并且適用于多種裝置。濕法制備對(duì)反應(yīng)環(huán)境要求比較低，適用于室溫常壓環(huán)境。濕法的主要缺點(diǎn)生成物有時(shí)生成物純度不夠和結(jié)晶度較低，生成物可能存在其他磷酸鹽結(jié)晶。
（1）共沉淀法
共沉淀法是制備HAP最直接、最經(jīng)常使用的方法?；瘜W(xué)反應(yīng)過程由反應(yīng)物中的磷酸根（PO43-）離子和鈣離子（Ca2+）共同反應(yīng)生成HAP。
根據(jù)磷酸根和鈣離子的來源不同，共沉淀法的條件是可變的，但通常反應(yīng)條件pH值在3-12、溫度為室溫到100℃。共沉淀法可以使用反應(yīng)模板使生成物滿足特定需求。
（2）水熱法
水熱法合成HAP晶體技術(shù)目前已經(jīng)非常成熟，該反應(yīng)過程發(fā)生在高溫高壓的密閉環(huán)境中，以水或有機(jī)溶液為反應(yīng)介質(zhì)使原本難溶物質(zhì)溶解并重新結(jié)晶。仇滿德等人對(duì)不同鈣源在水熱體系下合成HAP晶體做了系統(tǒng)研究，研究發(fā)現(xiàn)鈣源對(duì)生成的形貌有很大影響，使用碳酸鈣和氫氧化鈣可制得類似于球狀結(jié)構(gòu)的納米HAP而使用氯化鈣和硝酸鈣所制得的HAP為短棒狀。
（3）微乳液法
乳液法制備HAP的優(yōu)點(diǎn)是可以精確控制晶粒尺寸的形態(tài)和分布，較好避免形成顆粒的聚團(tuán)問題。
W.Y.Zhou等人使用納米乳液技術(shù)合成碳酸羥基磷灰石納米球可用于生產(chǎn)復(fù)合醫(yī)用組織支架。
（4）溶膠-凝膠法
溶膠-凝膠法是將無機(jī)鹽類或醇鹽在溶液中水解或醇解隨后使溶質(zhì)聚合膠化生成溶膠，然后將溶膠脫水生成凝膠，最后將凝膠烘干煅燒。目前溶膠-凝膠法還無法大規(guī)模生產(chǎn)，主要缺陷有兩個(gè)方面：
①常用醇鹽材料成本較高；②合成過程精細(xì)通常耗費(fèi)較多時(shí)間。Jingdi Chen等人通過簡(jiǎn)單的溶膠-凝膠方法制備羥基磷灰石（HAP）、β-磷酸三鈣（β-TCP）和雙相磷酸鈣（BCP）納米晶粉末。
檢測(cè)案例
XRD在羥基磷灰石檢測(cè)中是一種重要的表征工具，可以提供關(guān)于羥基磷灰石樣品的相組成、結(jié)晶性質(zhì)、質(zhì)量控制和品質(zhì)評(píng)估以及相變和熱行為等方面的信息。這些信息對(duì)于羥基磷灰石的制備、表征和應(yīng)用具有重要意義。
本實(shí)驗(yàn)采用蘇州浪聲科學(xué)儀器有限公司的界FRINGE CLASS桌面式X射線衍射儀，對(duì)某公司提供的生物陶瓷材料進(jìn)行檢測(cè)分析，采集樣本的衍射圖譜，對(duì)其進(jìn)行晶相分析。四種生物陶瓷材料分別標(biāo)記為HA-標(biāo)樣，HA-K01220201,β-TCP-標(biāo)樣，β-TCP。
1、樣品/制樣
2、參數(shù)設(shè)置
3、檢測(cè)結(jié)果
HA-標(biāo)樣的物相鑒定
HA-K01220201的物相鑒定
β-TCP-標(biāo)樣的物相鑒定
β-TCP的物相鑒定
結(jié)論
生物陶瓷材料編號(hào)HA-標(biāo)樣、HA-K01220201均為單一的純物相羥基磷灰石。編號(hào)β-TCP-標(biāo)樣和β-TCP均為單一的純物相磷酸三鈣。
