一種鉛羥基磷灰石的微波輔助合成法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于礦物的人工合成【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及鉛羥基磷灰石材料的合成方法。其特征在于使用一種微波輔助法合成鉛羥基磷灰石，技術(shù)方案包括以下步驟：以硝酸鉛和磷酸氫二銨為原料，按鉛磷摩爾比為1.67的比例進(jìn)行混合，用氨水調(diào)節(jié)混合液的pH在8.0~10.0，水浴溫度為20~80℃，在冷凝回流和強(qiáng)磁力攪拌條件下，微波合成15min，冷卻后再用蒸餾水洗滌沉淀3~5次，將其固體放于80℃烘箱中干燥12h，研磨后得到鉛羥基磷灰石。利用本發(fā)明方法制備的鉛羥基磷灰石結(jié)晶度好、純度高、產(chǎn)率高（大于95%）。本發(fā)明方法具有原料簡(jiǎn)單易得、成本低廉，工藝簡(jiǎn)單易控、反應(yīng)速率快、可低溫合成等優(yōu)點(diǎn)，其粉體可用于高效液相色譜吸附材料和甲烷專(zhuān)屬催化劑材料等領(lǐng)域。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種鉛羥基磷灰石的微波輔助合成法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無(wú)機(jī)材料的人工合成【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及鉛羥基磷灰石的人工合成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鉛羥基磷灰石(Pbltl (PO4)6 (OH)2)是鉛離子類(lèi)質(zhì)同象替換羥基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2)中的鈣離子后所形成的一種磷酸鹽礦物。外來(lái)鉛離子的引入會(huì)影響羥基磷灰石結(jié)構(gòu)的結(jié)晶度、形貌、晶格參數(shù)和穩(wěn)定性，使得鉛羥基磷灰石表現(xiàn)出許多獨(dú)有的結(jié)構(gòu)特性而得到許多專(zhuān)門(mén)的應(yīng)用。它可以作為高效液相色譜的吸附劑選擇性地分離蛋白質(zhì)或其他生物分子，還可以作為高效催化劑加速甲烷的氧化耦合反應(yīng)。
[0003]目前鉛羥基磷灰石的制備方法主要有:固相反應(yīng)法、水熱合成反應(yīng)法、液相沉淀反應(yīng)法等。固相反應(yīng)法的過(guò)程簡(jiǎn)單，但是其反應(yīng)速度慢，反應(yīng)周期長(zhǎng)，原料需要研磨，過(guò)程中容易粘污，產(chǎn)物的活性差；水熱合成反應(yīng)法能夠獲得較好的鉛羥基磷灰石單晶，但是對(duì)設(shè)備的要求高，成本高。
[0004]相對(duì)于固相反應(yīng)法和水熱合成反應(yīng)法，液相沉淀反應(yīng)法具有反應(yīng)條件溫和，產(chǎn)物純度高，工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)而被較多地用于鉛羥基磷灰石的合成。Shigeru Sugiyama等人以堿式硝酸鉛Pb (NO3) 2*5Pb0和磷酸H3PO4為原料，控制懸浮液的pH在11左右，沸騰狀態(tài)下攪拌3h，將過(guò)濾、洗滌后的沉淀于100°C下干燥一整夜，500°C下煅燒3h，得到鉛羥基磷灰石(Sugiyama S.; Nakanishi T.; Ishimura T.; Moriga T.; Hayashi H.; ShigemotoN.; Moffat J.B.Preparation , characterization, and thermal stability of leadhydroxyapatite, Joural of Solid State Chemistry, 1999, 143: 296-302.)oZhiliangXiu等人以十六烷基三甲基溴化銨CTAB、三水醋酸鉛Pb (CH3COO) 2.3H20和磷酸二氫銨NH4H2PO4為原料，控制懸浮液的pH在8左右，不同溫度下(25°C、100°C和150°C)連續(xù)反應(yīng)12h,過(guò)濾、洗漆沉淀后得到鉛羥基磷灰石(Xiu Z.L.; Lv M.K.; Gu F.; Wang S.F.; XuD.; Yuan D.R.Synthesis and characterization of lead phosphate hydroxyapatitenanoparticles, Inorganic Chemistry Communications, 2004, 7: 604-606.)。 JaiHyun Park等人以四水硝酸鈣Ca(NO3)2.4Η20、磷酸氫二銨(NH4)2ΗΡ04、氯化銨NH4Cl和硝酸鉛Pb (NO3)2為前軀體，控制懸浮液的pH在9左右，90°C下充分?jǐn)嚢?h，將過(guò)濾、洗滌后的沉淀于110°C下干燥一整夜，于400°C煅燒3h，得到非化學(xué)計(jì)量比的鉛羥基磷灰石(Park J.H;Lee D.ff.; Im S.ff., Lee Y.H.; Suh D.J.; Jun K.ff.; Lee K.Y.0xidative coupling ofmethane using non—stoichiometric lead hydroxyapatite catalyst mixtures, Fuel,2012，94: 433-439.)。但是這些方法都存在反應(yīng)周期較長(zhǎng)，成本較高的缺點(diǎn)。因此，開(kāi)發(fā)出一種既簡(jiǎn)單又高效的制備方法來(lái)快速合成鉛羥基磷灰石，具有十分重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種鉛羥基磷灰石的的快速制備方法。[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用如下步驟來(lái)實(shí)現(xiàn):以硝酸鉛和磷酸氫二銨為原料，按鉛磷摩爾比為1.67的比例進(jìn)行混合，用氨水調(diào)節(jié)混合液的pH值在8.0-10.0，在冷凝回流和強(qiáng)磁力攪拌條件下，微波合成15min，再經(jīng)過(guò)過(guò)濾、洗滌、干燥等過(guò)程得到鉛羥基磷灰
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[0007]本發(fā)明的有益效果是:利用本發(fā)明方法制備的鉛羥基磷灰石結(jié)晶度好、純度高、產(chǎn)率高(大于95%)。本發(fā)明方法具有原料簡(jiǎn)單易得、成本低廉，工藝簡(jiǎn)單易控、反應(yīng)速率快、可低溫合成等優(yōu)點(diǎn)，其粉體可用于高效液相色譜吸附材料和甲烷專(zhuān)屬催化劑等領(lǐng)域。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]附圖為采用本發(fā)明方法制備的鉛羥基磷灰石的XRD粉末衍射圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]實(shí)施例1:
(1)配制濃度為0.5mol/L的硝酸鉛溶液，為A溶液；配制濃度為0.3mol/L的磷酸氫二銨溶液，為B溶液。各取50ml的A和B溶液于三口燒瓶中，混合均勻后，并用氨水調(diào)節(jié)混合液的PH值為8~10，形成混合溶液C ；
(2)將混合溶液C置于微波萃取合成儀中，在冷凝回流和強(qiáng)磁力攪拌條件下，水浴溫度為80°C，微波功率為700W，微波合成15min ；`
(3)將步驟(2)所得物質(zhì)過(guò)濾后，用一次蒸餾水離心洗滌沉淀物3飛次；
(4)將步驟(3)離心洗滌后所得的沉淀在80°C的烘箱中干燥12h，研磨后得到產(chǎn)品。由圖1的XRD粉末衍射圖可知，該產(chǎn)品即為鉛羥基磷灰石，產(chǎn)品的結(jié)晶度好、純度高。
[0010]實(shí)施例2:
例I中(1)、(3)和(4)的條件不變，將步驟(2)中的水浴溫度改為50°C，即得鉛羥基磷灰石。
[0011]實(shí)施例3:
例I中(1)、(3)和(4)的條件不變，將步驟(2)中的水浴溫度改為20°C，即得鉛羥基磷灰石。
【權(quán)利要求】
1.鉛羥基磷灰石的微波快速合成方法，其特征在于技術(shù)方案包括以下步驟:以水溶性的鉛鹽和磷酸鹽為原料，按鉛磷摩爾比為1.67的比例進(jìn)行混合，用氨水調(diào)節(jié)混合液的pH值，在冷凝回流和強(qiáng)磁力攪拌條件下，微波法快速合成，經(jīng)過(guò)過(guò)濾、洗滌、干燥等過(guò)程得到鉛羥基磷灰石。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉛羥基磷灰石的微波快速合成方法，其特征在于:所述的水溶性的鉛鹽和磷酸鹽分別為硝酸鉛和磷酸氫二銨。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉛羥基磷灰石的微波快速合成方法，其特征在于:混合液的pH值需控制在8~10。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉛羥基磷灰石的微波快速合成方法，其特征在于:微波法快速合成的條件為:水浴溫度為20~80°C ;微波功率為700W ;微波時(shí)間為15min。
【文檔編號(hào)】C01B25/37GK103569986SQ201210474488
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月21日
【發(fā)明者】吳柳明, 馬安良, 盛永麗, 馬先慧, 孫中溪 申請(qǐng)人:濟(jì)南大學(xué)