Pereinamųjų metalų (Zn2+, Cu2+, Co2+) jonų įtaką monetito kristalizacijai hidroterminės sintezės sąlygomis

   

Projekto nr.: 09.3.3-LMT-K-712-24-0017

Projekto aprašymas:

Žinoma, kad kalcio fosfatų susidarymą lemia skystosios terpės pH vertės, Ca/P molinis santykis, reakcijos temperatūra, pradinių žaliavų tirpumas, maišymo intensyvumas, žaliavų supylimo eiliškumas (zolių gelių sintezė) ir kiti veiksniai. Tuo tarpu papildomi jonai ne tik lemia kalcio fosfatų susidarymą bet ir jų savybes. Todėl projekte bus siekiama ištirti metalų jonų įtaką kalcio fosfatų – monetito, kristalizacijai hidroterminėje aplinkoje 100-200 °C temperatūroje. Hidroterminė sintezė yra daugelių aspektų pranašesnė už kitus kalcio fosfatų sintezės būdus (terminis, zolių-gelių, mechanocheminis), nes sintezės metu galima ne tik kontroliuoti susidarančių junginių savybes (morfologiją, kristalų struktūros tvarkumą ir kt.) bet ir įterpti pageidaujamų jonų į sintezės produktų struktūrą.

Projekto finansavimas:

ES struktūrinių fondų projektas, finansuojamas Europos socialinio fondo lėšomis pagal 2014–2020 metų Europos Sąjungos fondų investicijų veiksmų programos priemonę Nr. 09.3.3-LMT-K-712 „Mokslininkų, kitų tyrėjų, studentų mokslinės kompetencijos ugdymas per praktinę mokslinę veiklą“.

Projekto rezultatai:

Hidrotermine sintezę vykdant 140 °C temperatūroje, kai izoterminio išlaikymo trukmė 0 val., grynoje CaCO3-H3PO4-H2O sistemoje identifikuojamas monetitas ir hidroksiapatitas. Ilgėjanti izoterminio išlaikymo trukmė turi neigiamos įtakos monetito stabilumui, nes tikslinis sintezės produktas pradeda persikristalizuoti į HAp. Cinko priedas keičia sintezės produktus identifikuotus grynoje CaCO3-H3PO4-H2O sistemoje. Sintezę vykdant su cinko priedų pradžioje susidaro monetitas, vitlokitas ir kalcio cinko trifosfatas. Tačiau ilginant sintezės trukmę vitlokitas persikristalizuoja į HAp. Reikia pažymėti, kad temperatūros kėlimo pradžioje sistemoje be cinko priedo monetito intensyvumas 2,23 karto didesnis, nei su priedu. Įvertinus Cu(NO3)2?3H2O priedo įtaką junginių susidarymui CaCO3-H3PO4-H2O sistemoje nustatyta, kad sintezės pradžioje priedas skatina hidroksiapatito su įsiterpusiais vario jonais susidarymą bei lėtina tikslinio produkto – monetito susidarymą. Pastebėta, kad kobalto priedas ilginant sintezės trukme, keičia junginių susidarymo seka. Temperatūros kėlimo pradžioje susidaro HAp, kuris ilginant izoterminio išlaikymo trukmę persikristalizuoja į monetitą. Taip pat naudojant kobalto priedą šalia HAp ir monetito, identifikuojamas kalcio kobalto fosfato hidroksidas ir vitlokitas. Pastebėta, kad chromo priedas ir ilgėjanti izoterminio išlaikymo trukmė neigiamai veikia monetito stabilumą. Ilginant sintezės trukmę monetitas persikristalizuoja į HAp. Kartu su pagrindiniais junginiais stebimas vitlokito susidarymas. Nustatyta, kad nepriklausomai nuo izoterminio išlaikymo trukmės CaCO3-(NH4)2HPO4-H2O sistemoje identifikuojamas hidroksiapatitas, kurio kiekis pagal TGA kreivę apskaičiuota ~77 %. Nustatyta, kad cinko priedas terpiasi į kalcio fosfatų hidroksidus. Nustatyta, kad cinko priedas stabilizuoja gaunamus sintezės produktus, nes kalcio trifosfato hidrato smailės intensyvesnės, nei grynos sistemos hidroksiapatito. Pastebėta, kad įdėjus vario priedą susidaro hidroksiapatitas su vario jonais, kurių difrakcinių maksimumų intensyvumai didesni nei HAp. Nustatyta, kad įdėjus kobalto į CaCO3-(NH4)2HPO4-H2O sistema susidaro kalcio kobalto trifosfato hidroksidas ir kalcio kobalto difosfatas. Naudojamas chromo priedas sukuria tinkamas sąlygas susidaryti hidroksiapatitui, trikalcio difosfatui. Pastebėta, kad sistemoje su chromo priedu neigiamos įtakos turi izoterminio išlaikymo trukmė, nes ilginant sintezės trukmę, hidroksiapatito smailių intensyvumas mažėja. Ištirta, kad nepriklausomai nuo izoterminio išlaikymo trukmės bei naudojamo priedo prigimties CaCO3-(NH4)2HPO4-H2O sistemoje monetitas nesusidaro.

Projekto įgyvendinimo laikotarpis: 2021-07-05 - 2021-08-31

Projekto koordinatorius: Kauno technologijos universitetas