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掺氟、钾羟基磷灰石粉体的制备及性能研究
掺氟、钾羟基磷灰石粉体的制备及性能研究
摘要
氟离子在生物磷灰石中的掺杂已被证实能够显著提高其力学性能和生物活性。本研究以磷酸钙和氢氧化钾为原料制备出钾羟基磷灰石（KHAP）粉体，并通过溶胶凝胶法和燃烧法两种方法进行了对比研究。通过X射线衍射（XRD）、傅立叶变换红外光谱（FTIR），扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析等手段对样品的组成和微观形貌进行了表征，同时对其力学性能和生物活性进行了评估。结果表明，通过溶胶凝胶法制备的KHAP相对于燃烧法制备的KHAP具有更好的结晶性和纯度，且其力学性能和生物活性也更优越。这为掺氟、钾羟基磷灰石粉体的制备及性能研究提供了指导意义。
关键词：掺氟、钾羟基磷灰石粉体、制备、性能研究
1.引言
磷灰石是一种常见的无机无机材料，其在医学和牙科领域具有广泛的应用。磷灰石的生物活性主要源于其与生物体液中的磷酸盐相互作用，而生物体中的磷酸盐含有较高的氟浓度。因此，将氟掺杂到磷灰石中可以提高其生物活性和生物相容性。另外，磷灰石的力学性能也是制约其应用的关键因素之一。研究表明，掺杂一定浓度的钾离子能够显著提高磷灰石的力学性能。因此，本研究将探索掺氟、钾羟基磷灰石粉体的制备方法以及其性能研究。
2.实验方法
2.1材料制备
本实验选取磷酸钙和氢氧化钾作为原料，通过溶胶凝胶法和燃烧法两种方法制备钾羟基磷灰石粉体。溶胶凝胶法的制备过程为：将适量的磷酸钙和氢氧化钾溶解在去离子水中，调整pH值至8左右，并进行搅拌。然后加入适量的硝酸铵，并继续搅拌形成溶胶。将溶胶放入烘箱中干燥，然后进行煅烧。燃烧法的制备过程为：将适量的磷酸钙和氢氧化钾混合，并进行煅烧。两种方法制备得到的样品标记为KHAP-Gel和KHAP-C。
2.2性能表征
利用X射线衍射（XRD）对样品的相组成进行分析，以了解其晶体结构和纯度。傅立叶变换红外光谱（FTIR）分析用于检测样品中的化学键和功能团。扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析用于观察样品的微观形貌和表面化学组成。力学性能通过压缩实验进行测量，生物活性通过体外溶液浸泡实验进行评估。
3.结果与讨论
3.1XRD分析
XRD图谱表明，KHAP-Gel和KHAP-C样品均为单一晶相，与标准磷灰石的谱峰完全一致。但KHAP-Gel表现出更好的结晶性和纯度。
3.2FTIR分析
FTIR谱图显示KHAP-Gel和KHAP-C样品的化学键和功能团与标准磷灰石一致，但KHAP-Gel的峰位更准确。
3.3SEM和能谱分析
SEM和能谱分析显示KHAP-Gel和KHAP-C样品的微观形貌和表面化学组成基本相似，但KHAP-Gel表面更光滑。
3.4力学性能
压缩实验结果显示，KHAP-Gel的压缩强度和弹性模量均明显高于KHAP-C，表明溶胶凝胶法制备的KHAP-Gel具有更好的力学性能。
3.5生物活性
体外溶液浸泡实验结果显示，KHAP-Gel和KHAP-C样品都能够在模拟体液中释放氟离子，并有较好的生物活性。
4.结论
通过溶胶凝胶法和燃烧法制备的KHAP样品具有良好的晶体结构和纯度，其中通过溶胶凝胶法制备的KHAP-Gel样品具有更好的结晶性、纯度、力学性能和生物活性。因此，掺氟、钾羟基磷灰石粉体的制备应选择溶胶凝胶法。
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