Микроволновый синтез гидроксилапатита
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
µрмически устойчив вплоть до температуры 800оС.
Рис. 7. Кривые DSC и TGA полученного нГА
Результаты этого исследования подтверждаются и другой работой. В качестве исходных компонентов в ней использовали тетра нитрата кальция (Ca(NO3)2*4Н2О) и ортофосфорной кислоты (H3PO3) как исходные материалы [18]. Нитрат кальция был растворён в дистиллированной воде, в количестве достаточном для получения 0.5 моля раствора, в который добавили ортофосфорную кислоту, чтобы получить отношение Ca/P 1,5. После 30 минут смешивания в смесь добавили аммиак. Осадок, полученный после дальнейшего перемешивания в течение 30 минут, неоднократно промывали, чтобы удалить нежелательные ионы (NH4+ и NO2-). Осадок в форме пасты был подвергнут микроволновому облучению внутри микроволновой печи (2.45 ГГц, 800W) в течение 15 мин [8]. Порошок КДГА был получали, размалывая получившийся продукт в агатовой ступке.
На дифрактограммах, синтезированного КДГА, представленных на Рис. 8., видно, что образец полностью состоит из ГА и другие фазы отсутствуют. Даже при том, что начальное соотношение Ca/P было 1,5, оно привело к формированию КДГА с типичной для ГА (JCPDS-9-432) дифрактограммой. Размытые дифракционные максимумы указывают нанокристалличность полученного порошка. Средний размер кристаллита порошка был оценен, используя формулу Шеррера:
t = K ?/B Cos?
где t - средний размер кристаллита (нм); K является фактором формы (K = 0.9); ? - длина волны рентген (= 1.54056 для Cu K? излучения); B - полная ширина в половине максимума (радиан), и ? - угол дифракции Брэгга (). Пик дифракции в 25.9 (2?) был выбран для вычисления размера кристаллитов, поскольку он изолирован от других. Этот пик соответствует (002) семейству плоскостей Миллера. Было обнаружено, что размер кристаллита составил 36 нм. Параметры ячейки КДГА были вычислены методом подбора наименьших квадратов и составили: а= 9.434 и c = 6.872 , которые подобны величинам, о которых сообщали ранее, а именно, а = 9.438 и c = 6.886 .
Рис. 1. Дифрактограммы исходного ГА и отожженного при разных температурах
Увеличение величины а параметра по сравнению со значением для стехиометрического ГА 9.418 происходит из-за замещения HPO42- ионом других ионов кристаллической решетки [7].
После тепловой обработки образцов КДГА при температурах 500, 550 и 600 C в образцах не появилась промежуточная фаза, такая как ?-CPP, но кристалличность была ниже, чем у стехиометрического ГА . На дифрактограммах образцов, отожженных при температурах 650 и 700C, появляются дифракционные линии, соответствующие ?-TCP (JCPDS 9-169) и отсутствуют линии ГА или ?-CPP. Это подтверждает, что отношение Ca/P синтезированного КДГА 1,5 [6]. P2O74- реагировал бы с OH-, чтобы сформировать PO43- в районе 650C. КДГА превратился в ?-TCP при температуре ниже, чем сообщалось [6], что, скорее всего, связано с наноразмерами полученного продукта.
ИК-спектры как синтезированного, так и отожженного при температуре 100C образцов, представленные на рис. 8., на которых присутствует линии поглощения HPO42-, доказывают, что полученный апатит является КДГА. На ИК-спектрах также присутствуют линии поглощения, принадлежащие OH- и PO43- группам, идентичные ГА. Полосы поглощения, соответствующие, адсорбированной H2O и ионам CO3- также были обнаружены на ИК-спектрах. КДГА отличается относительно низкой интенсивностью линии поглощения OH- по сравнению со стехиометрическим ГА, что подтверждает потерю ионов OH- из кристаллической решетки. Линия поглощения, соответствующая HPO42- группе не наблюдалась на ИК-спектрах образцов, отожженных при температуре выше 500C. Сообщалось, что превращение HPO42- в P2O74- происходит выше 200C. Линия оглощения в районе 725 cm-1, которая соответствует P2O74- группе, наблюдается на ИК-спектрах образцов, отожженных при температуре 500C, и исчезает на ИК-спектрах, образцов отожженных при более высокой температуре (см. табл. 1.).
Рис.8. ИК-спектры исходного КДГА и отожженного при разных температурах
Таблица 1 Значение инфракрасных частот (cm-1) исходного КДГА и отожженного при разных температурах
частота, cm-1КДГА?-TCPЗначенияисходный100 C500C550C600C650C700CPO43-колебание v2471471473472472--PO43-колебание v4564564565566567554552PO43-колебание v4603603602602602606608Структурная OH-633633634631631--P2O74---725----HPO42-875875-----PO43-- колебание v 1962962962962962947943PO43-колебание v 1-----985986PO43- колебание v31034103410421043104410451042PO43- колебание v3--10921091109110701072HPO42-10941094-----PO43- колебание v3-----11221119CO32- v31402------CO32- v31455------H2O абсорбированная v21641163216321642164216421643H2O абсорбированная3400340034003400340034003400Структурная OH -35693570357035703570--
Это происходит из-за потери пирофосфата посредством реакции с ГА, в результате которой формируется ?-TCP [6].
Интенсивность гидроксилильных и фосфатных групп может использоваться для определения кристалличности ГА. После высокотемпературной обработки образцов линии поглощения вышеупомянутых групп имеют низкую интенсивность, что согласуется с результатами рентгеноструктурного анализа, предлагающим низкую кристалличность КДГА. На ИК-спектрах образцов, отожженых при температурах 650 и 700 C, появляются линии поглощения в районе 947, 986 и 1122 cm-1, соответствующие ?-TCP. На этих ИК-спектрах также отмечено отсутствие линий поглощения OH- группы. На ИК-спектрах всех образцов присутствуют полосы поглощения адсорбированной воде.
Это может возникнуть из-за нанокристалличности полученного продукта а также его высокой пористости, с которой связанна полоса поглощения адсорбированной воды при более высоких температурах.
НА Рис. 9 представлены спектры комбинационного рас?/p>