磷酸钙是脊椎动物体内骨骼和牙齿等硬组织的主要无机成分,因此,人工合成的磷酸钙纳米材料往往具有很好的生物相容性和生物可降解性。当前,功能化的磷酸钙基纳米复合材料已经在组织工程、药物输送、蛋白吸附、生物成像、抗菌材料、催化和环境工程等领域得到了广泛的应用,但是这些磷酸钙材料主要是基于无定形磷酸钙和羟基磷灰石的材料,而基于β-磷酸三钙(β-TCP)的功能纳米材料的制备和应用研究却鲜有报道。因此,本文主要是围绕发展一些多功能的β-TCP基纳米材料并探究了其在生物医学和环境工程领域中的应用。本论文主要内容如下：第一章,我们对磷酸钙材料、磷酸钙材料的制备方法和磷酸钙材料的应用进行了概述。基于以上内容,引出了本论文的研究内容。第二章,我们发展了一种新型的β-TCP纳米材料的制备方法,即利用磷酸三甲酯作为有机磷源,溶剂热法制备得到了平均粒径为120 nm的β-TCP多孔纳米球。该纳米球是由10-25 nm的小尺寸的纳米颗粒组装而成,具有较大的比表面积和累计孔容积。体外细胞生物学实验说明该β-TCP纳米材料具有很好的细胞相容性。此外,该材料具有良好的布洛芬药物和血红蛋白负载能力,以及pH响应的释放行为。以上结果表明制备的β-TCP多孔纳米球在pH响应的药物和蛋白质输送领域具有良好的应用前景。第三章,我们同样利用磷酸三甲酯作为有机磷源,溶剂热法首次制备得到了平均粒径为100 nm的Gd,Ce,Tb共掺杂的β-TCP多孔纳米球。制备材料具有较大的比表面积(124.33m2g-1)和累计孔容积(0.39 cm3g-1),其对抗癌药物DOX的药物负载量可以达到较高的89.92 mg g1,而且在不同pH值的释放介质中,负载药物的载体系统表现出pH响应的药物缓释效果,即pH值越低越有利于药物的释放。这是因为在低pH值的介质环境中,DOX分子中的氨基基团质子化增大了药物的亲水性和溶解度,同时载体材料会缓慢降解成钙离子和磷酸根离子,从而促进了药物分子的释放。体外的细胞生物学实验证明,制备材料具有良好的生物相容性,且负载DOX后对肿瘤细胞的活性具有显著的抑制效果。此外,三种稀土元素的共掺杂实现了磷酸钙材料的多功能化,稀土元素Gd的掺杂赋予制备材料超顺磁的特性,Ce和Tb的掺杂使制备材料具有良好的光致发光性能,它们的共掺杂使得制备材料具有生物成像应用的能力,可以用来MRI和荧光成像。因此,所制备的Gd, Ce, Tb共掺杂的β-TCP多孔纳米球在多功能药物输送体系和生物成像辅助的组织工程支架等方面具有很好的应用潜力。第四章,我们首先利用溶剂热法制备出β-TCP多孔纳米球,然后通过在β-TCP多孔纳米球表面负载Ag纳米颗粒,制备得到了功能化的Ag/β-TCP纳米复合材料,并且可以通过改变反应过程中加入的AgNO3溶液的初始浓度来调节纳米复合材料中Ag纳米颗粒的覆盖率。Ag纳米颗粒覆盖率增大,Ag纳米颗粒之间的距离缩短,颗粒之间产生很强的耦合作用,使Ag/β-TCP纳米复合材料的UV-vis吸收峰红移并宽化。最后,我们探究了该纳米复合材料在催化、硫化物检测和SERS中的应用。实验结果表明：该纳米复合材料可以很好地催化硼氢化钠对4-硝基苯酚的还原过程,并且具有良好的回收利用性。同时,其可以用作H2S检测的一个探针,利用UV-vis吸收光谱仪实现对H2S的高灵敏度和高选择性检测。此外,其还具有很好的SERS效应,可以对待测分子进行定量分析。第五章,我们采用室温(NH4)2CO3分解法,研究了一种仿生两亲分子C18-Glu对方解石结晶生长过程的调控作用。实验结果表明,方解石的结晶方式受到溶液中[C18-Glu]/[Ca2+]的调控。当[C18-Glu]/[Ca2+]较高时,C18-Glu稳定了溶液中形成的碳酸钙纳米颗粒,这些纳米颗粒为聚集生长提供了纳米组装单元,此时结晶过程为非传统的聚集生长；当[C18-Glu]/[Ca2+]较低时,结晶过程为传统的离子添加式生长；而适中[C18-Glu]/[Ca2+]下结晶过程为两种结晶方式共存。这一发现主要强调了有机添加剂与亚稳态的纳米颗粒组装单元之前的作用,丰富了我们对有机分子在无机晶体的聚集生长结晶过程所起到的作用的认识。第六章,我们对本论文的工作进行了总结。利用磷酸三甲酯作为有机磷源,合成出了多种β-TCP功能纳米材料,并探究了其在生物医学和环境工程领域中的应用。此外,研究了一种仿生两亲分子C18-Glu对方解石结晶生长过程的调控作用。最后,我们指出了本论文研究工作中存在的一些不足,为后续的进一步研究提供指导。