介孔羥基磷灰石的制備及其應用的研究進展

蒲宇彤，門健博，王麗瑩，楊 爽，苗雨欣

(沈陽師范大學 化學化工學院 能源與環境催化研究所，遼寧 沈陽 110034)

1 介孔羥基磷灰石簡介

羥基磷灰石，化學式為Ca10(PO4)6(OH)2，依據國際理論和應用化學聯合會(IUPAC)的定義，微孔是孔徑小于2 nm的孔；孔徑大于50 nm的孔叫做大孔；介孔則是指孔徑在2～50 nm之間的孔。羥基磷灰石的微孔是由天然孔道結構形成，具有較強的表面吸附性和離子交換性。為了更大程度地發揮其性質，可通過科學技術手段將羥基磷灰石制成介孔材料。而所制得的介孔羥基磷灰石則具有三維孔道結構和巨大比表面積和孔體積。介孔羥基磷灰石在吸附、催化、醫學、分離、生物材料等領域皆具有不錯的發展前景，具有極大的科學研究價值。

2 介孔羥基磷灰石的制備

在文獻研究中，合成介孔羥基磷灰石的方法有很多，目前主要分為兩大類：硬模板法和軟模板法[1]。這兩大類方法的具體舉措也有很多，例如：水熱合成法、冷凍干燥法、化學沉淀法以及溶膠凝膠與均勻沉淀法等。其中化學沉淀法和水熱合成法相對更為簡單方便，應用也更為廣泛[2]。

2.1 水熱合成法

水熱合成法能夠可控制備出不同形貌和尺寸的納米材料，具有合成產物純度高、粒子分散性好等優點。將磷酸鹽和鈣鹽的水溶液進行混合，選擇CTAB(軟模板劑)作為實驗的結構導向劑，在實驗過程中適當加入氨水，調節溶液的pH值，隨后將混合物裝入水熱釜[3]，在一定的溫度、壓力下反應一定的時間，對水熱反應后的產物進行分離、洗滌、干燥等步驟，最后實現介孔羥基磷灰石顆粒的合成。

2.2 冷凍干燥法

冷凍干燥法[4]是將物質凍結到三相點溫度之下，再利用減壓進行升華使物質干燥的方法。冷凍干燥法可以很大程度的保留介孔羥基磷灰石獨特的孔道結構，也不會改變其化學成分，在整個過程中，濕凝膠干燥后體積也幾乎保持不變，利用冷凍干燥法有利于制備出具有較高比表面積，孔道結構豐富的羥基磷灰石。

2.3 氣—液化學沉淀法

氣—液化學沉淀法[5]是指通過操作把反應物變成氣體狀態，讓氣態反應物擴散至溶液，溶解后再進一步發生化學反應，生成沉淀。這種實驗制備方法制得的介孔羥基磷灰石粒子分散性好、粒徑小，作用條件更加溫和，該反應可在室溫條件下進行，操作更加便利，反應污染小。

2.4 溶膠凝膠與均勻沉淀相結合的方法

Igntema[6]等最先采用共沉淀法在納米晶粒中包裹蛋白類藥物，也是溶膠凝膠與均勻沉淀相結合的方法。溶膠凝膠與均勻沉淀相結合的方法的模板劑也可以用CTAB，與水熱合成法不同的是，選用尿素為沉淀劑和結構導向劑，調節沉淀pH值。將對反應過程中生成的羥基磷灰石進行洗滌、干燥和焙燒處理最終可得介孔羥基磷灰石。該方法操作簡單、產物分散性較好。

3 介孔羥基磷灰石材料的應用

目前，介孔羥基磷灰石被廣泛應用于各個領域，由于介孔羥基磷灰石的獨特結構對醫學載藥和吸附方面性能有較大影響，所以在該領域的應用研究也在不斷進步，基于此，本部分著重對介孔羥基磷灰石材料在生物醫學和吸附上的應用進行介紹。

3.1 吸附

羥基磷灰石作為一種無機吸附劑在重金屬吸附領域中的研究出色，具有中空結構的羥基磷灰石通常具有更強的吸附能力。介孔羥基磷灰石納米微球對水中重金屬離子Pb2+的最大吸附率為99.34%，Cu2+的最大吸附率為94.96%，Zn2+的最大吸附率為91.7%[7]，比傳統的多孔碳材料的吸附性能強。

3.2 生物醫學

介孔羥基磷灰石比傳統羥基磷灰石孔道空間更豐富，較大的孔容和比表面積使其具有更好的吸附性能，在實際的應用中可增大藥物運送的負載量，并且可以有效控制藥物的釋放能力。使其在藥劑學領域中有著重要的應用[8]。以介孔羥基磷灰石的結構性質制造的殼聚糖復合支架材料可以作為理想的骨骼的替代生物材料，具有較廣泛的臨床應用前景。

4 結語

介孔羥基磷灰石的三維孔道結構和較高的比表面積等優點，使其在醫學藥物緩釋、吸附和催化等領域都有較好的發展前景，相信在材料制備技術的不斷發展下，介孔羥基磷灰石材料的應用會更加廣泛，為人們健康和生活環境等方面帶來諸多便利。