超声雾化共沉淀法制备纳米YAG粉体

发布时间：2020-07-09 09:03

【摘要】：钇铝石榴石（Y3Al5O12，YAG）具有优良的性能，适合制成连续或者重频器件应用在激光发光领域。最新的研究成果发现：与单晶相比，多晶透明YAG陶瓷可实现大尺寸、低成本、高浓度离子掺杂以及高功率能量转换，因而成为高性能固体激光器介质材料的重要发展方向。高性能YAG粉体是制备高致密度、高透明性YAG多晶陶瓷的关键，因而也成为近期的研究热点之一。 本论文综述了YAG粉体的制备现状，采用超声雾化技术首先将钇铝混合液雾化形成微滴，再进入到反应容器与沉淀剂发生反应，制备YAG前驱体。论文对该新工艺的超声雾化器、煅烧温度、保温时间、混合液浓度、雾化微滴反应路径等影响YAG粉体性能的不同因素进行了系统的探究，确定YAG粉体制备流程与工艺。在不同的温度下煅烧，并用TG-DSC、XRD、SEM等测试方法进行性能表征。 结果表明，采用超声雾化共沉淀法可以制备出颗粒细小均匀，尺寸分布窄，转相温度低的YAG粉体。以氨气为沉淀剂，采用顶喷雾化的条件下，制得的前驱体在1000℃下煅烧保温3h可完全转相成为YAG相没有杂相，颗粒细小，平均颗粒尺寸为50nm左右；以碳酸氢铵为沉淀剂，功率为300W超声振荡器雾化混合液制备的YAG颗粒平均尺寸为30~40nm左右，分散更加均匀。
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TB383.1
【图文】：

铝石榴石概述YAG 结构与组成石榴石（YAG），分子式为 Y3Al5O12，由 Y2O3与 Al2O3按照 Y比（3:5）在高温发生固相反应逐步扩散固溶形成的复合氧化，属于立方晶系，空间群为 Oh10－Ia3d，晶格常数 a0为 12.00含有 8 个 Y3Al5O12分子，共有 40 个 Al3+离子，24 个 Y3+离子（图 1.1）。其中，Al3+有两种占位方式分别处于不同的氧离子配l3+占据[AlO4]四面体中心位置（图 1.2），其余则占据[AlO6]八面1.3），每个四面体顶角均与八面体顶角相连，如图所示；Y3+占中心位置（图 1.4）[17]。在整体结构中 Al3+与 Y3+所处的位置，Al3+（八面体）处于立方体体心，其余 Al3+与 Y3+处于立方八面体与四面体都是不稳定的可发生变形，因此，YAG 晶体方结构。

3图1.2 氧四面体 图1.3 氧八面体 图1.4 氧十二面体钇铝石榴石（Y3Al5O12）处于中 Y－O 键长度为 2.45 ，其中，处于十二面体中的 Y3+与稀土元素半径接近，可以作为发光中心的激活离子掺入到 YAG 中，如 Nd3+，Cr3+，Yb3+，Pr3+，Er3+等内层电子未满壳层的离子

3图1.2 氧四面体 图1.3 氧八面体 图1.4 氧十二面体钇铝石榴石（Y3Al5O12）处于中 Y－O 键长度为 2.45 ，其中，处于十二面体中的 Y3+与稀土元素半径接近，可以作为发光中心的激活离子掺入到 YAG 中，如 Nd3+，Cr3+，Yb3+，Pr3+，Er3+等内层电子未满壳层的离子

【参考文献】

相关期刊论文 前3条

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2 宋琼;苏春辉;张洪波;邵晶;朱晓薇;;均相沉淀法制备Nd∶YAG透明激光陶瓷材料研究[J];激光与红外;2006年01期

3 徐华蕊,高玮,何斌,古宏晨,袁渭康;用喷雾反应法制备实心球形氧化铈超细粉末[J];稀土;1999年06期

相关博士学位论文 前1条

1 陈智慧;钇铝石榴石纳米粉体及YAG透明陶瓷的制备研究[D];中国科学院研究生院（理化技术研究所）;2007年

相关硕士学位论文 前2条

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本文编号：2747248