В работе [1] описан синтез ГА из солей и Н3РО4. Другой пример сухих способов – получение ГА прокаливанием смесей Са3(РО4)2 и СаСО3, Са2Р2О7 и СаСО3, СаНРО4·2Н2О и СаО при 900-1300 0C в присутствии паров воды [142].

Получение ГА возможно по твердофазной реакции между брушитом (CaHPO4·2H2O) и карбонатом кальция (CaCO3)

6CaHPO4·2H2O+4CaCO3 = Ca10(PO4)6(OH)2 +14H2O+4CO2 ­ (17)

Молярное отношение CaHPO4·2H2O/CaCO3, равное 1,5, позволяет получить стехиометрический ГА.

Последовательность твердофазных реакций между исходными компонентами под действием температуры может быть описана следующим образом:

6CaHPO4·2H2O+4CaCO3 = 6CaHPO4 +4CaCO3+12H2O(г) , t ~210 ºС (18)

6CaHPO4+4CaCO3=3y-Ca2P2O7+3H2O(г)+4CaCO3, t = 450–470 ºС (19)

3y-Ca2P2O7+4CaCO3=3β-Ca2P2O7+4CaCO3, t~563 ºС (20)

3β-Ca2P2O7+4CaCO3 =3β-Ca2P2O7+4CaO+4CO2(г) , t = 670–786 ºС (21)

3β-Ca2P2O7+4CaO = xβ-Ca3(PO4)2+yCa10(PO4)6O+mCaO+nb-Ca2P2O7,

t = 900–1100 ºС (22)

3β-Ca2P2O7+4CaO = Ca10(PO4)6O, t ~1200 ºС (23)

Ca10(PO4)6O+H2O = Ca10(PO4)6(OH)2, t ~850 ºС (24)

Кроме того, CaCO3 и CaHPO4·2H2O сами по себе могут служить как пороформирующие реагенты благодаря выделению углекислого газа и воды в процессе реакции (используется при формировании высокопористой микроструктуры).

Существует ещё один метод синтеза ГА – гидротермальный, требующий дорогостоящей аппаратуры и основанный на реакциях, проходящих при высоких температурах и давлениях. Методики получения апатитов можно подразделить на две группы [143]: метод гомогенного осаждения с использованием мочевины; разложение хелатных комплексов. В методах первой группы используется прием постепенного увеличения рН раствора, содержащего ионы кальция и фосфат – ионы. В основе методов второй группы используется распад хелатных комплексов кальция в ходе термического воздействия в гидротермальных условиях.

Так, в качестве исходных материалов в методах первой группы применяют обычно СаСО3 с фосфатом аммония, Са(NO3)2 и (NH4)2HPO4 в водном растворе аммиака. В работе [144] использовали пирофосфат кальция (Са2Р2О7). В [145] описано взаимодействие Са2Р2О7 с Н3РО4. Авторы считают, что стехиометрический продукт гидротермальным методом можно получить по реакции:

3Са2Р2О7+4СаО+Н2О Þ Са10(РО4)6(ОН)2 (25)

В работе [146] было изучено влияние NH4OH на скорость процесса роста кристаллов ГА. Призматические кристаллы в отсутствие NH4OH образуются более чем за 96 часов даже при температуре 500°С и давлении 80 МПа. Введение последнего намного увеличивает скорость реакции. Количество исходных реагентов вместе с Н2О должно занимать 50-60 % объема автоклава (в зависимости от температуры, при которой проводится синтез).

Представляет интерес метод синтеза ГА с использованием стадии сушки с вымораживанием смеси ацетата кальция с триэтилфосфатом. Достоинством метода является возможность получить высокодисперсные и высоко пористые образцы [1].