王硕硕， 何 星

（上海理工大学 材料科学与工程学院，上海 200093）

羟基磷灰石(hydroxyapatite，HAP)，化学式为Ca10(PO4)6(OH)2，是一种微溶于水的磷酸钙盐，属于六方晶系。正常Ca 和P 原子比为1. 67，其晶胞参数为： a=b≠c，α=β=90°，γ=120°[1]。HAP 的结构可以描述为磷氧四面体基团的紧密结合体，图1 为HAP 的晶体结构图[2]。从图1 中可以看到，P5+位于四面体的中心，并且其顶部被4 个O 原子占据。Ca2+则被磷氧四面体所包围，在晶胞中占有2 个独立的位置 Ca(I)和 Ca(II)，从而形成 2 种直径不同、互不相连的通道。第1 种通道的直径为 0.25 nm，由4 个Ca2+构成，每个Ca2+与四面体中顶角上的9 个O 原子相连，其配位数为9。第2 种通道对HAP 的性质影响较大，它的直径（0.30～0.45 nm）比第一种通道的要大，由剩下的6 个Ca2+构成，每个Ca2+的配位数是 7。由于HAP 结构中存在2 个不同的钙位点，所以可以通过对钙位点的特定修饰来调节HAP 的特性。

图 1 羟基磷灰石的晶体结构[2]Fig. 1 Crystal structure of HAP[2]

图2 为HAP 典型的X 射线衍射（X-ray diffraction, XRD）谱图，谱图中无杂峰出现，通过对各衍射峰检索确定该产物为六方晶系HAP，与JC-PDS 卡片 (No：09-0432) 进行对照，峰形和出峰位置均十分吻合，为典型的HAP 的 XRD 谱[3]。另外，由于HAP 表面还具有丰富的弱碱性位（PO43−中的O2−和OH−）和弱酸性位（如：不饱和配位 Ca2+），因此可以通过向结构中引入H+和减少OH−来中和由于Ca2+的损失而引起的电荷不平衡。此外，OH−位点周围的环境易于控制酸碱位点之间的比例，因此也非常利于取代。当Ca 和P 的原子比为1.50 时，HAP充当具有碱性位点的酸催化剂。当Ca 和P 原子比为1.67 时，HAP 充当碱性催化剂[4]。又由于HAP 具有强的离子交换性，其晶格结构中的Ca2+可以被其它阳离子取代。采用与Ca2+半径（0.099 nm）相近的金属离子取代HAP 中的Ca2+，来调节HAP 的酸碱位点和酸碱强度，从而能够提高HAP 表面吸附位点的强度[5]。……