Микроволновый синтез гидроксилапатита
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
?еянья синтезированого КДГА и отожженного при температуре 100 C. На этих спектрах видны характерные линии P-O в районе 964 и 1046 с и O-P-O в районе 594 и 433 cm-1 принадлежащие PO43- группе ГА. Небольшое отклонение от ранее сообщённых значений для HPO42- группы было обнаружено. Отсутствие линии флюоресценции в районе 770-690 cm-1 характерной для гексогональной структуры стехиометрического ГА является явным свидетельством искажения структуры КДГА вследствии внедрения HPO42-. Эти данные подтверждают результаты рентгеноструктурного.
Рис.9. Спектры комбинационного рассеянья исходного КДГА и отожженного при разных температурах
Таблица 2 Межплоскостное расстояние синтезированного КДГА
Межплоскостное расстояние, Индексы МиллераГAИсходный КДГАJCPDS 9-432XRDSAED(002)3.443.403.34(210)3.083.073.02(211)2.812.812.68(311)2.152.152.17(213)1.841.851.88(410)1.781.771.76
На спектрах образца отожженного при температуре 500C, заметна очень слабая линия 964 cm-1, и большой широкий пик в районе 200 cm-1, которые характерны для P2O74-, сформированного как промежуточный соединение в шестиугольной структуре. На спектрах образцов отожженных при температуре 650 и 700 C, видны линии 970, 1093 и плечо в районе 964 cm-1 характерные для P-O а также линия 409 cm-1 соответствующая O-P-O PO43- группы ?-TCP [10]. Степень кристалличности образцов повышается с увеличением температуры отжига, о чем говорит увеличение интенсивности линии 87 см-1 .
НА ри.10. представлены как светлопольные, так и темнопольные снимки, сделанные с помощью TEM, а также результаты электронографии полученного КДГА. На этих снимках видно, что частицы синтезированного КДГА имеют форму игл и преимущественно собраны в скопления. Частицы 16-39 нм длиной и шириной 7-16 нм. Результаты электронографии подтверждает нанокристалличность полученого КДГА. Межплоскостное расстояние вычисленное с помощью электронографии (см. табл. 2.) такое же как и рассчитанное с помощью рентгеноструктурного анализа и соответствует ГА (JCPDS 9-432). Что в очередной раз доказывает формирование КДГА.
Рис.10. Снимки просвечивающего электронного микроскопа: (а) светлопольные, (b) темнопольные, (с) электронограмма
Все вышеприведенные факты говорят о том, что микроволновое облучение является очень удобным технологическим приёмом, для ускоренного получения КДГА с более коротким временем подготовки по сравнению с другими доступными методами. При этом частицы КДГА имеют наноразмеры, о чём свидетельствуют различные методы исследований. Однако, в данных работах, микроволновое излучение использовалось лишь как улучшение уже существующих методов синтеза. Как главный фактор синтеза микроволновое излучение присутствует лишь в твердофазных реакциях, где без его участия образование конечного продукта просто невозможно.
1.3 Твердофазный синтез ГА под воздействием микроволнового излучения
В качестве исходных компонентов для твердофазной реакции использовались тетрагидрат нитрата кальция (Ca(NO3)2*4H2O) и фосфат натрия (Na3PO4 *12H2O). Исходные компоненты смешивались в соответствии со стехиометрическим соотношением (Са/Р=1,67). Потом перетирались в шаровой мельнице в течение 20 минут при комнатной температуре. После перемешивания исходную смесь помещали в тефлоновые сосуды, а потом в конвекционную и микроволновую (LG, MS-2079T, 2.45GHz, 700W) печи. В микроволновой печи образцы облучали излучением мощностью 350W.
Было проведено четыре серии экпериментов:
1.микроволновое нагревание исходной смеси в течение 0,5 минут (15секунд облучения, 15 секунд выдержка без облучения).
2.микроволновое нагревание исходной смеси в течение 1 минуты (15секунд облучения, 15 секунд выдержка без облучения, после чего цикл повторялся).
.резистивный обжиг исходной смеси в печи при температуре
80 0С, в течение 6 часов.
.микроволновое нагревание исходной смеси в течение 1 минуты (непрерывное).
Полученный в результате продукт промывали этанолом и дистиллированной водой несколько раз, что бы убрать непрореагировавшие ионы, а именно Na+, NO3-. После этого продукт сушили под вытяжкой при температуре 80 0С, в течение 6 часов [11].
Для исследования, полученных продуктов использовали методы: рентгеноструктурного, ИК-спектроскопического анализов, а также сканирующую и просвечивающую микроскопию.
Ни рис. 11с. мы можем увидеть, что продукты полученные с помощью термического отжига в течение 6 часов слабо кристаллизованы, в то время как продукты, полученные с помощью микроволнового нагревания имеют высококрислаллическую структуру, что видно на дифрактограммах (см. рис . 11a, b и d). Пики на дифрактограммах (см. рис 11a, b и d) совпадают с пиками гексагонального ГА. Предполагается, что относительное уширенные пики на рис 11а, связаны с меньшим размером частиц, что позже подтвердили снимки, сделанные с помощью сканирующего электронного микроскопа (см рис 13а и b).
На рис 12 показаны ИК-спектры ГА частиц, полученных с помощью микроволнового нагревания в течение 1 минуты. На спектрах видно присутствие OH- и PO4 3- в конечном продукте. Например, полосы поглощения на 603 и 573 см-1 обусловлены колебаниями ?4 PO4 3- в ГА. Пики на 964 см-1 отражают колебания ?1 PO4 3- ,а 1091/1052 см-1 относятся к ?3 PO4 3- . Полосы поглощения, которые появляются на 3574 см-1, объясняются продольными колебаниями OH-, а линия поглощения на 635 см-1 обусловлена колебательным движением OH-.
На рис 13 показано строение и распределение по размерам ГА частиц, полученных в различных условиях. На снимках сканирующего электронного микроскопа (см. рис 13а и b) мы можем увидеть ГА наночастицы, полученные с использо?/p>