[发明专利]一种离子共掺杂β-硅酸二钙粉体、制备方法及应用

权利要求书

1.一种离子共掺杂β-硅酸二钙粉体，其特征在于，所述离子共掺杂β-硅酸二钙粉体的组成通式为Ca_2-xM_x(SiO₄)_1-y(BO₃)_y，其中M离子为能置换Ca²⁺离子的一种或多种金属阳离子，0＜x≤1；BO₃^3-为硼酸根离子为能取代SiO₄^4-离子的阴离子，0≤y≤0.05。

2.根据权利要求1所述的离子共掺杂β-硅酸二钙粉体，其特征在于，所述的M为K⁺、Na⁺、Mg²⁺、Al³⁺、Zn²⁺、Sr²⁺、锰离子、钴离子、Ag⁺、铜离子、铁离子、La³⁺，铈离子、铕离子中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的离子共掺杂β-硅酸二钙粉体，其特征在于，所述锰离子包括Mn³⁺和Mn²⁺；所述钴离子包括Co³⁺和Co²⁺；所述铜离子包括Cu⁺和Cu²⁺，所述铁离子包括Fe³⁺和Fe²⁺；所述铈离子包括Ce³⁺和Ce⁴⁺，所述铕离子包括Eu²⁺和Eu³⁺。

4.一种根据权利要求1-3任一所述的离子共掺杂β-硅酸二钙粉体的制备方法，其特征在于，所述制备方法为二步合成法，包括如下步骤：

S1、制备中间产物纳米硅酸一钙或纳米硼硅酸一钙粉体，在加热和搅拌状态下，将硅酸盐和/或含硼酸根离子的化合物的溶液滴加至钙盐溶液中进行反应，获得沉淀物，抽滤洗涤沉淀物，干燥，煅烧，得中间产物纳米硅酸一钙或纳米硼硅酸一钙粉体；

S2、制备离子共掺杂β-硅酸二钙粉体，将中间产物纳米硅酸一钙粉体或纳米硼硅酸一钙与掺杂金属盐粉体混合，研磨，煅烧，得到离子共掺杂β-硅酸二钙粉体。

5.根据权利要求4所述的离子共掺杂β-硅酸二钙粉体的制备方法，其特征在于，

在所述S1中，所述钙盐溶液的pH值为7-12；所述硅酸盐和/或含硼酸根离子的化合物的溶液滴加速度为25-400mL/h，所述沉淀反应温度为20-90℃，所述搅拌时间为1-10h；所述干燥温度为50-120℃，所述煅烧温度为600-950℃，煅烧时间为0.5～10h；

在所述S2中，所述煅烧温度为800-1300℃，所述煅烧时间为10-600min，所述煅烧升温速率为1-2000℃/min，所述煅烧方式为电阻炉煅烧、红外煅烧或微波煅烧。

6.根据权利要求5所述的离子共掺杂β-硅酸二钙粉体的制备方法，其特征在于，所述S2中研磨与煅烧步骤之间还包括喷雾造粒步骤，具体处理步骤包括：将混合粉体加去离子水制成固含量不低于20voL％的浆料，然后进行喷雾造粒处理。

7.根据权利要求6所述的离子共掺杂β-硅酸二钙粉体的制备方法，其特征在于，所述喷雾造粒条件为加料速度5～50mL/min，喷雾造粒时的进风温度为130～250℃，出风温度大于100℃，喷头转速为180～300rpm。