[发明专利]一种三元无机化合物

说明书

技术领域

本发明属于无机新材料技术领域，具体涉及一种三元无机化合物晶体及其制备方法和应用。

背景技术

二元化合物铝酸一钙（CaO·Al₂O₃，简写为CA）是铝酸钙水泥中的熟料主要矿物约占40%～50%，具有很高的活性，其特点是凝结正常、硬化迅速，是铝酸钙水泥强度的主要来源。铝酸一钙的水化反应及产物随温度变化很大。当温度在＜20℃时，其水化产物为CAH₁₀；当温度在20～30℃时，其水化产物为CAH₁₀、C₂AH₈和AH₃；当温度＞30℃时，其水化产物为C₃AH₆和AH₃。水化产物CAH₁₀和C₂AH₈等水化铝酸钙晶体（六方板状）是亚稳相，会自发地转化为最终稳定的产物C₃AH₆，并析出大量游离水，转化随温度提高而加速。C₃AH₆晶体属立方晶系，结晶形态为立方体，其（堆积）结构强度远低于CAH₁₀和C₂AH₈。同时水分的析出使内部孔隙增加，结构强度下降。所以，铝酸钙水泥的长期强度会有所下降，一般降低40%～50%，在湿热环境下影响更严重，甚至引起结构破坏。所以铝酸钙水泥通常不能用于结构工程。

磷酸钙水泥因其具有良好的生物相容性和骨传导性、生物安全性、能任意塑形、在固化过程中放热量低，作为一种新型的骨组织修复和替代材料，受到了广泛关注，已成为临床组织修复领域研究和应用的热点之一。然而由于磷酸钙水泥由于水化硬化慢、力学性能不足等缺点，限制了其在多个领域的广泛应用。磷酸钙水泥的主要矿物磷酸三钙（Ca₃P₂O₈，3CaO·P₂O₅，或TCP）在常温～60℃温度下水化非常缓慢，只有在一定的温度环境下才能加速水化，生成强度高、耐久性高的水化产物。

发明内容

有鉴于此，提供一种三元无机化合物晶体。

以及，提供一种三元无机化合物晶体的制备方法。

一种三元无机化合物晶体，其分子式为Ca₈Al₁₂P₂O₃₁。

以及，一种三元无机化合物晶体的制备方法，其包括如下步骤：

按照分子式为Ca₈Al₁₂P₂O₃₁中钙、铝和磷的摩尔比例分别称取硝酸钙、硝酸铝和磷酸二氢铵，将所述硝酸钙、硝酸铝和磷酸二氢铵加入水配成混合溶液，将所述混合溶液加热至70～80℃，持续搅拌，水分蒸发后由溶胶到凝胶，然后于600～800℃预烧，得预烧产物；

将所述预烧产物压制成坯后再于1550～1570℃下煅烧处理1.5～2.5小时，冷却至室温，获得所述三元无机化合物晶体。

一种三元无机化合物晶体的制备方法，其包括如下步骤：

按照分子式为Ca₈Al₁₂P₂O₃₁中钙、铝和磷的摩尔比例分别称取碳酸钙、氢氧化铝和磷酸氢钙，混合所述碳酸钙、氢氧化铝和磷酸氢钙后压制成坯，在1550～1570℃下煅烧处理至少7小时，冷却至室温，获得所述三元无机化合物晶体。

以及，上述三元无机化合物晶体在胶凝材料及分子筛、非线性光学晶体、光致变色材料中的应用。

上述三元无机化合物晶体，该化合物晶体综合了铝酸钙和磷酸钙的优良性能，具有优良的水化特性，水化产物物相稳定，且交错生长、相互穿插，其硬化水泥浆体不会像铝酸盐二元化合物水化产物发生相转变而使强度倒缩，且具有早强、高强、长期强度稳定发展等优良的力学性能。

附图说明

图1是本发明实施例三元无机化合物晶体的X射线衍射图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。