3.1 Quy trình tổng hợp HA
Trong luận văn này, chúng tôi lựa chọn phương pháp tổng hợp bột HA
kích thước nano từ canxi hiđroxit và axit photphoric. Trong hệ Ca(OH)2 –
H3PO4, quá trình tạo thành HA theo phản ứng (1.6):
10Ca(OH)2 + 6H3PO4 = Ca10(PO4)6(OH)2 + 18H2O
Theo nhiều tài liệu [16], [28], phản ứng gồm hai giai đoạn: đầu tiên là
quá trình hoà tan và phân li Ca(OH)2 rắn và H3PO4 thành các ion Ca2+, H+,
OH-, các nhóm photphat; sau đó đến quá trình kết hợp của các ion Ca2+, PO43-
và OH- tạo thành kết tủa HA kích thước nanomet. Hai quá trình này xảy ra rất
nhanh và gần như đồng thời do ΔG (biến thiên năng lượng tự do Gibbs) của phản ứng (1.6) có giá trị rất âm (≈ -3030 Kcal/mol) [10] và tích số tan của HA rất nhỏ (10-59) [17].
Ưu điểm của phương pháp là có thể khống chế các thông số phản ứng thông qua việc tìm hiểu và can thiệp vào quá trình kết tinh để thu được sản phẩm HA có chất lượng mong muốn. Bản chất của phương pháp là đi từ các tiểu phân rất nhỏ, dạng ion trong dung dịch để tạo thành các sản phẩm kết tủa có kích thước lớn dần từ kích thước nanomet ban đầu. Do vậy, thay đổi các điều kiện chế tạo như nhiệt độ, thời gian, độ pH, dung môi… có thể kiểm soát được sự lớn lên, hình dạng và độ tinh thể của sản phẩm. Hơn nữa, phản ứng không đòi hỏi phải thường xuyên điều chỉnh pH. Đây là phương pháp dùng các hoá chất cơ bản, dễ kiếm. Đồng thời, quy trình và thiết bị đơn giản, thích hợp với triển khai sản xuất công nghiệp, thân thiện với môi trường và đang được sử dụng phổ biến trên thế giới. Tuy nhiên, điều kiện để tạo ra HA có độ tinh thể cao là khá chặt chẽ. Quá trình kết tủa này có thể tạo ra các sản phẩm
trung gian là những hợp chất canxi photphat như canxi photphat vô định hình (ACP) có thành phần thay đổi như Ca3(PO4)2-2x(HPO4)3x.nH2O, octacanxi photphat (OCP) Ca8(HPO4)2(PO4)4.5H2O và canxi hiđrophophat đihiđrat
(DCPD) CaHPO4.2H2O [14]. Tuy vậy, các sản phẩm trung gian này không
bền, sẽ tiếp tục chuyển hoá thành HA là dạng bền hơn trong thời gian già hoá sản phẩm.
Sử dụng các phương pháp vật lý giúp khảo sát ảnh hưởng của các điều kiện phản ứng đến chất lượng sản phẩm HA như độ đơn pha, độ tinh thể, kích thước tinh thể và hình dạng hạt…
3.2 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ
Các thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ trong quá trình tổng hợp bột HA trên cơ sở đánh giá thành phần pha, tính toán độ tinh thể và kích thước hạt trung bình của sản phẩm.