本文關鍵詞：改性羥基磷灰石制備及結(jié)構(gòu)表征，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 羥基磷灰石(HAP)生物陶瓷是目前研究最多的生物活性材料之一，與生物體硬組織有相似的化學成分和結(jié)構(gòu)，具有良好的生物活性和相容性，但由于其自身強度低，韌性及力學性能差等缺陷而限制了其應用的廣泛性。由于生物陶瓷材料具有較大發(fā)展?jié)摿脱芯績r值，本研究從仿生生物礦化原理出發(fā)，從成分和結(jié)構(gòu)兩方面對羥基磷灰石進行改性，制備成分結(jié)構(gòu)與天然骨組織相近，生物相容性進一步改善的骨替換材料；采用多種手段，特別是X—射線衍射和傅立葉變換紅外光譜測定材料的晶體結(jié)構(gòu)及分子結(jié)構(gòu)，并通過Rietveld結(jié)構(gòu)精修和二階導數(shù)方法對X—射線衍射及傅立葉變換紅外光譜數(shù)據(jù)進行分析，深入研究改性羥基磷灰石材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，對其結(jié)構(gòu)進行表征。 首先用濕化學沉淀法制備得到了Ca／P摩爾比例從1.50到1.67的具有相似六方結(jié)構(gòu)的缺鈣型羥基磷灰石(CDHA)。通過Rietveld精修得到其結(jié)構(gòu)參數(shù)，例如晶胞參數(shù)、計算密度、鍵長和鍵角等，參數(shù)變化趨勢表明缺鈣型羥基磷灰石結(jié)構(gòu)中確實存在空位，而且隨著Ca／P摩爾比例的降低，空位增加�？瘴环植荚谡麄�HAP的六方結(jié)構(gòu)中，以取代正負離子并維持離子電荷平衡，并不存在對于Ca(Ⅰ)、Ca(Ⅱ)或OH的優(yōu)先取代，且空位導致了HAP六方結(jié)構(gòu)的膨脹。鍵長和鍵角變化顯示結(jié)構(gòu)中空位的增加導致磷氧四面體的自由伸展。 FTIR的曲線擬合結(jié)果也證實了在所有不同Ca／P摩爾比例的CDHA中都存在明顯的536 cm~(-1)和550 cm~(-1) HPO_4~(2-)吸收峰和633 cm~(-1)處的OH~-吸收峰。XRD和FTIR的結(jié)果共同證實了CDHA的磷灰石結(jié)構(gòu)，而且結(jié)構(gòu)中有部分PO_4~(3-)被HPO_4~(2-)取代，其化學式為Ca_(10-x)□_x(PO_4)_(6-x)(HPO_4)_x(OH)_(2-x)□_x(□=空位)。 隨著Ca／P摩爾比例增加，結(jié)晶度以及平均微晶尺寸增大，，而結(jié)構(gòu)中HPO_4~(2-)含量降低，證實了磷灰石化學計量比和晶型的完整過程伴隨著HPO_4~(2-)的減少以及結(jié)構(gòu)中原子排列規(guī)則程度的增加。 CDHA粉末經(jīng)過燒結(jié)，可以轉(zhuǎn)變?yōu)镠AP／TCP雙相陶瓷(BCP)。隨著燒結(jié)時間的增加，相轉(zhuǎn)變程度增加，1100℃下燒結(jié)4小時后，CDHA的相轉(zhuǎn)變完成，根據(jù)CDHA中Ca／P摩爾比例不同，可以轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂胁煌嘟M成的HAP，β-TCP或二者的混合物雙相陶瓷。對于具有確定Ca／P摩爾比例的CDHA，可以通過調(diào)節(jié)燒結(jié)時間和溫度來得到具有不同相組成的BCP，提供了通過控制燒結(jié)溫度和燒結(jié)時間來制備新型雙相陶瓷的新的工藝路線，與以往的通過調(diào)節(jié)反應溶液中Ca／P比的工藝方法相比，此方法更易于工藝控制，更易工業(yè)化。而且得到的BCP中的HAP仍然是缺鈣型羥基磷灰石，其化學組成以及結(jié)構(gòu)都與生物骨更加類似，因而比以往研究得到的雙相陶瓷具有更好的生物活性。 另外，從仿生生物礦化學原理出發(fā)，模仿骨結(jié)構(gòu)成分，用濕化學沉淀法制備得到了含鋅量從0.2％到1.82％的具有磷灰石結(jié)構(gòu)的摻鋅羥基磷灰石。通過EDX測試，證明制得樣品中含有鋅元素，且含量隨著摻入量的增大而增大。由化學分析和原子吸收分析得到各樣品中鈣、磷及鋅含量，隨著鋅摻入量增加，磷含量基本不變，而鈣含量減少；XRD分析證明樣品均為磷灰石結(jié)構(gòu)，且不含獨立的ZnO、Zn(NO_3)_2等雜相，因而證明鋅摻入羥基磷灰石晶胞，在晶胞中取代鈣離子。一系列的分析測試證實濕化學沉淀法可以制備含鋅量不同的摻雜羥基磷灰石。 通過Rietveld精修得到摻鋅羥基磷灰石結(jié)構(gòu)參數(shù)，例如晶胞參數(shù)、計算密度、微晶尺寸及微觀應力等，結(jié)果表明：由濕化學沉淀法制備得到的摻鋅羥基磷灰石合成粉末，隨著鋅摻入量的增加，微晶尺寸減小，而微觀應變增大，說明鋅的加入影響到HAP的晶體結(jié)構(gòu)，導致結(jié)晶不完善且穩(wěn)定性降低。而當合成粉末經(jīng)高溫燒結(jié)后，不同含鋅量的摻鋅羥基磷灰石均得到較完整的HAP晶型，說明Zn進入HAP晶胞中替換其中的Ca，而且Zn的存在沒有影響到HAP的結(jié)晶。當Zn的摻入量達到1.82％時，其各種參數(shù)并未順著摻入量增大的趨勢變化，而是表現(xiàn)出相對完整的晶體結(jié)構(gòu)和較高的穩(wěn)定性。
【關鍵詞】：缺鈣型羥基磷灰石 摻雜羥基磷灰石 化學沉淀法制備 Rietveld結(jié)構(gòu)精修 結(jié)構(gòu)表征
【學位授予單位】：四川大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2007
【分類號】：R318.08;TQ174.1
【目錄】：

• 摘要2-4
• Abstract4-8
• 1. 前言8-33
• 1.1 生物醫(yī)用材料簡介8-10
• 1.1.1 生物材料的發(fā)展歷程8
• 1.1.2 生物材料的分類8-10
• 1.2 羥基磷灰石材料10-20
• 1.2.1 羥基磷灰石的組成、晶體結(jié)構(gòu)及性質(zhì)11-13
• 1.2.2 羥基磷灰石粉末的制備13-16
• 1.2.3 羥基磷灰石生物陶瓷及發(fā)展動向16-20
• 1.3 摻雜羥基磷灰石20-25
• 1.3.1 碳羥基磷灰石(CHAP)21-22
• 1.3.2 氟羥基磷灰石(FHAP)22-23
• 1.3.3 硅羥基磷灰石(SiHAP)23
• 1.3.4 其它摻雜羥基磷灰石(M-HAP)23-24
• 1.3.5 復合摻雜羥基磷灰石24-25
• 1.4 羥基磷灰石生物復合材料25-30
• 1.4.1 HAP-無機材料復合25-27
• 1.4.2 HAP-有機材料復合27-29
• 1.4.3 HAP-金屬復合材料29-30
• 1.4.4 HAP復合材料的研究現(xiàn)狀30
• 1.5 本課題的研究目的、思路及意義30-33
• 2. 缺鈣型羥基磷灰石制備及結(jié)構(gòu)表征33-51
• 2.1 引言33-35
• 2.2 制備及結(jié)構(gòu)表征35-36
• 2.2.1 實驗試劑35
• 2.2.2 實驗儀器35
• 2.2.3 實驗步驟35-36
• 2.3 結(jié)果與討論36-46
• 2.3.1 X-射線衍射分析36-38
• 2.3.2 Rietveld結(jié)構(gòu)精修38-43
• 2.3.3 傅立葉變換紅外光譜分析及分子結(jié)構(gòu)解析43-46
• 2.4 缺鈣型羥基磷灰石燒結(jié)相變46-49
• 2.4.1 缺鈣型羥基磷灰石燒結(jié)實驗46-47
• 2.4.2 結(jié)果與討論47-49
• 2.5 結(jié)論49-51
• 3. 摻鋅羥基磷灰石制備及結(jié)構(gòu)表征51-71
• 3.1 引言51-53
• 3.2 摻鋅羥基磷灰石制備及結(jié)構(gòu)檢測實驗53-57
• 3.2.1 實驗試劑53
• 3.2.2 實驗儀器53
• 3.2.3 實驗步驟53-57
• 3.3 結(jié)果和討論57-68
• 3.3.1 X射線能譜分析(EDX)57-60
• 3.3.2 原子吸收光譜分析60
• 3.3.3 化學分析60-61
• 3.3.4 XRD分析61-67
• 3.3.5 SEM分析67-68
• 3.4 Rietveld結(jié)構(gòu)精修68-69
• 3.4.1 Rietveld方法結(jié)構(gòu)模擬68-69
• 3.4.2 精修結(jié)果與討論69
• 3.5 結(jié)論69-71
• 4. 結(jié)論71-72
• 參考文獻72-81
• 作者在讀期間科研成果簡介81-83
• 致謝83

【相似文獻】

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 周宏卉;改性羥基磷灰石制備及結(jié)構(gòu)表征[D];四川大學;2007年

  本文關鍵詞：改性羥基磷灰石制備及結(jié)構(gòu)表征，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：272766