氟、氯、羟基替换磷灰石晶体谱学研究

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1、摘要本文通过固相法合成一系列氟羟磷灰石(FHAp)、氯羟磷灰石(C1HAp)和氟氯磷灰石(FClAp)，采用X衍射粉晶衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、激光拉曼光谱(Raman)、核磁共振(NMR)等表征手段，对该系列磷灰石的晶体谱学进行研究。三个系列磷灰石的XRD研究发现，随着通道离子之间的替换，磷灰石晶体的晶胞参数a、c与替换离子含量呈现一定关系：a=O．1494x+9．4336，C"-一0．0628x+6．9026(C1HAp)；a=一0．182x+9．555；c=0．055x+6．837(FClAp)：而对于FHAp磷

2、灰石，随F一含量增加，其晶胞参数a减小，c值呈增大趋势，且在F-含量为0．3和0．9时出现转折点。分析表明，通道结构为磷灰石结构中最“软"的部分，除了受通道离子的半径、位置和电负性影响，还易受其它因素的影响，如晶体对称性、晶体的电荷平衡因素等。对于三个系列磷灰石的振动光谱研究。在FHAp和C1HAp磷灰石中，OH一的伸缩振动向低频偏移，说明在通道结构中形成[OH⋯F]和[OH⋯C1]氢键。且该振动峰的强度随替换离子含量增大出现规律性变化，表明oH一的振动受氢键、电负性、结构位置等因素的影响。对于磷氧四面体的振动，也受替换行为的影响

3、。其谱峰数目增加，部分峰出现偏移、分裂和合并。经群论知识分析，通道离子之间的替换行为，导致磷灰石晶体结构的对称性发生变化。对于核磁共振的分析。磷灰石的1H和19F谱皆随F一离子含量的增加而出现分裂，亦可证实在通道结构中形成了氢键。由于核磁共振谱可获得材料中共振核周围化学环境的信息，因此结合1H和19F谱的实验结果，探讨了通道结构中的F一和OH一在Z轴方向的排序情况。关键词：磷灰石，晶体谱学，替换行为，晶体结构AbstraotAseriesoffluor-hydroxyapatite(FHAp)，chlor-hydroxyapati

4、te(C1HAp)，fluor-chlorapatite(FClAp)weresynthesizedbysolidphasemethod．AndtheywerecharacterizedusingXRD，FTIR,RamanandNMRinordertostudyontheircrystalspectroscopy．AsforstudyonXRDofthreeseriesofapatite，itindicatedthattheunit—cellparameterofapatite(a，c)hadcertainrelationwit

5、hthecontentofsubstitutionanions：a=0．1494x+9．4336，C-"一0．0628x+6．9026(C1HAp)；a=一O．182x+9．555；c=O．055x+6．837(FCIAp)．However,forFHAp，theirunit-ceUparameteradecreased，CvalueexpressedincreasedtrendwithF。contentincrease．ButturningpointappearedinCvalueastheF。contentwasO．3and0

6、．9．Analysisresultsindicatedthatchannelstructurewasthemost“soft"inapatitestructure．Besidesradius，structurallocmion，electronegativityinfluenceofchannelions，crystalstructurewasalsoeasytobeaffectedbyotherfactors，suchascrystalsymmetry,electricitybalanceofcrystal．Asforstudy

7、onvibrationalspectroscopy，stretchingvibrationofhydroxylshiftedtolow行equencyinFHApandCIHAp，whichindicatedhydrogenbond([OH···F】【OH··‘Cl】)formedinchannelstructure．Anditsintensityappeareddisciplinaryvarietyasthecontentofsubstitutionincreased．Itsuggestedthatthevibrationofh

8、ydroxylwasinfluencedbyhydrogenbond，electronegativity，structurallocationandSOon．Forthevibrationofphosphatictetrahedralconfigu