超聲霧化共沉淀法制備納米YAG粉體

發(fā)布時間：2020-07-09 09:03

【摘要】：釔鋁石榴石（Y3Al5O12，YAG）具有優(yōu)良的性能，適合制成連續(xù)或者重頻器件應(yīng)用在激光發(fā)光領(lǐng)域。最新的研究成果發(fā)現(xiàn)：與單晶相比，多晶透明YAG陶瓷可實現(xiàn)大尺寸、低成本、高濃度離子摻雜以及高功率能量轉(zhuǎn)換，因而成為高性能固體激光器介質(zhì)材料的重要發(fā)展方向。高性能YAG粉體是制備高致密度、高透明性YAG多晶陶瓷的關(guān)鍵，因而也成為近期的研究熱點之一。本論文綜述了YAG粉體的制備現(xiàn)狀，采用超聲霧化技術(shù)首先將釔鋁混合液霧化形成微滴，再進入到反應(yīng)容器與沉淀劑發(fā)生反應(yīng)，制備YAG前驅(qū)體。論文對該新工藝的超聲霧化器、煅燒溫度、保溫時間、混合液濃度、霧化微滴反應(yīng)路徑等影響YAG粉體性能的不同因素進行了系統(tǒng)的探究，確定YAG粉體制備流程與工藝。在不同的溫度下煅燒，并用TG-DSC、XRD、SEM等測試方法進行性能表征。結(jié)果表明，采用超聲霧化共沉淀法可以制備出顆粒細小均勻，尺寸分布窄，轉(zhuǎn)相溫度低的YAG粉體。以氨氣為沉淀劑，采用頂噴霧化的條件下，制得的前驅(qū)體在1000℃下煅燒保溫3h可完全轉(zhuǎn)相成為YAG相沒有雜相，顆粒細小，平均顆粒尺寸為50nm左右；以碳酸氫銨為沉淀劑，功率為300W超聲振蕩器霧化混合液制備的YAG顆粒平均尺寸為30~40nm左右，分散更加均勻。
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TB383.1
【圖文】：

晶體結(jié)構(gòu)

鋁石榴石概述YAG 結(jié)構(gòu)與組成石榴石（YAG），分子式為 Y3Al5O12，由 Y2O3與 Al2O3按照 Y比（3:5）在高溫發(fā)生固相反應(yīng)逐步擴散固溶形成的復(fù)合氧化，屬于立方晶系，空間群為 Oh10－Ia3d，晶格常數(shù) a0為 12.00含有 8 個 Y3Al5O12分子，共有 40 個 Al3+離子，24 個 Y3+離子（圖 1.1）。其中，Al3+有兩種占位方式分別處于不同的氧離子配l3+占據(jù)[AlO4]四面體中心位置（圖 1.2），其余則占據(jù)[AlO6]八面1.3），每個四面體頂角均與八面體頂角相連，如圖所示；Y3+占中心位置（圖 1.4）[17]。在整體結(jié)構(gòu)中 Al3+與 Y3+所處的位置，Al3+（八面體）處于立方體體心，其余 Al3+與 Y3+處于立方八面體與四面體都是不穩(wěn)定的可發(fā)生變形，因此，YAG 晶體方結(jié)構(gòu)。

面體,十二面體,釔鋁石榴石,發(fā)光中心

3圖1.2 氧四面體圖1.3 氧八面體圖1.4 氧十二面體釔鋁石榴石（Y3Al5O12）處于中 Y－O 鍵長度為 2.45 ，其中，處于十二面體中的 Y3+與稀土元素半徑接近，可以作為發(fā)光中心的激活離子摻入到 YAG 中，如 Nd3+，Cr3+，Yb3+，Pr3+，Er3+等內(nèi)層電子未滿殼層的離子

八面體,十二面體