45S5生物活性玻璃的晶化、生物活性及Eu離子摻雜發(fā)光性能研究.pdf

1、自從L.L.Hench發(fā)現(xiàn)45S5生物活性玻璃之后，生物活性玻璃就已經(jīng)被認(rèn)為是可以應(yīng)用在修復(fù)、再生及替換骨骼系統(tǒng)的非常有前途的材料。生物活性玻璃具有著連接軟、硬組織以及促進(jìn)骨生長(zhǎng)的能力。同傳統(tǒng)的高溫熔融法相比，溶膠凝膠法制備的生物活性玻璃具有多孔結(jié)構(gòu)，比表面積高，生物活性更好等優(yōu)點(diǎn)。此外，通過(guò)改變制備工藝和組成，可以大范圍的調(diào)整生物活性玻璃的結(jié)構(gòu)與化學(xué)性質(zhì)，方便人為控制其成分和降解速率，滿足不同需要。
　　Eu2+離子主要以d-f

2、躍遷為主。d-f躍遷呈寬帶，強(qiáng)度較高，發(fā)射光譜隨基質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)的改變而發(fā)生明顯變化，從而使得Eu2+的發(fā)光可以落在可見(jiàn)光區(qū)域的任何位置。Eu3+離子以f-f躍遷為主。f-f躍遷呈線譜。由于Eu3+離子的能級(jí)對(duì)周圍晶場(chǎng)變化很敏感，能夠很好的表征周圍的離子環(huán)境，因此被大量用于晶體材料的晶格結(jié)構(gòu)研究上。
　　本文采用溶膠凝膠法合成45S5生物活性玻璃，討論了熱處理溫度對(duì)其晶化程度的影響，并對(duì)其生物活性進(jìn)行了表征，同時(shí)分別通過(guò)Eu2+、E

3、u3+離子的摻雜45S5生物活性玻璃，研究了45S5生物活性玻璃的發(fā)光性能和晶體結(jié)構(gòu)。
　　在第三章，通過(guò)溶膠凝膠法制備出45S5生物活性玻璃，利用DSC，XRD，SEM，EDS等手段對(duì)合成的生物活性玻璃及其生物活性進(jìn)行相關(guān)表征，并進(jìn)一步分析性能和結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。45S5生物活性玻璃在700℃時(shí)晶化程度最低，1100℃時(shí)晶化程度最高，其主晶相為Na2Ca2Si3O9。45S5生物活性玻璃的生物活性同晶化程度密切有關(guān)，晶化程度越低，

4、則生物活性越高，相反晶化程度越高，活性越低。因此45S5生物活性玻璃在700℃時(shí)生物活性最高，1100℃生物活性最低。45S5生物活性玻璃在37℃條件下浸泡在0.25M K2HPO4水溶液中進(jìn)行生物礦化，經(jīng)過(guò)XRD，SEM和EDS分析后可知，所有樣品表面均出現(xiàn)羥基磷灰石(HA)轉(zhuǎn)變，其中700℃樣品表面HA轉(zhuǎn)化程度最高，生物活性最好。
　　在第四章，通過(guò)溶膠凝膠法制備了Eu2+離子摻雜45S5生物活性玻璃的主晶相Na2Ca2Si3

5、O9，利用XRD物相分析及Rietveld軟件精修等手段發(fā)現(xiàn)，Eu2+離子的摻雜并沒(méi)有影響基體的結(jié)構(gòu)。而發(fā)光隨著Eu2+摻雜濃度的變化出現(xiàn)了濃度猝滅現(xiàn)象，當(dāng)摻雜濃度x=0.07時(shí)，發(fā)光強(qiáng)度達(dá)到最大值，發(fā)綠光，其色度坐標(biāo)為(0.2536,0.5001)。對(duì)摻雜濃度 x=0.07的熒光粉進(jìn)行高斯分解后，發(fā)光光譜由兩個(gè)發(fā)射峰組成，發(fā)射峰波長(zhǎng)分別為545nm和505nm，這表明Eu2+離子在基質(zhì)中有2個(gè)發(fā)光中心。
　　第五章，利用溶膠凝膠

6、法合成Eu3+離子摻雜的45S5生物活性玻璃，并討論了不同摻雜量對(duì)其發(fā)光性能的影響。通過(guò)XRD物相分析及Rietveld軟件精修分析發(fā)現(xiàn)，Eu3+離子的摻雜并沒(méi)有影響到基體的結(jié)構(gòu)。Eu3+離子摻雜環(huán)境是非對(duì)稱的，(5F0→7F2)/(5F0→7F1)的相對(duì)強(qiáng)度比值約為1.722。此外，隨著Eu3+摻雜濃度的變化出現(xiàn)了濃度猝滅，當(dāng)摻雜濃度x=0.07時(shí)，發(fā)光強(qiáng)度達(dá)到最大值，發(fā)紅光，其色度坐標(biāo)為(0.6296,0.3638)。幾種不同Eu3