YAG激光透明陶瓷粉体的制备技术研究

摘要

YAG激光透明陶瓷是一种具有战略意义的新型激光工作物质，而YAG纳米粉体的制各是透明陶瓷制各的前提和关键。本文分别通过化学共沉淀法和溶胶-凝胶法制备YAG纳米粉体，详细研究了不同工艺条件对粉体生长的影响，以获得一套较完善的最佳工艺条件。同时探讨了不同掺杂元素及掺杂量对粉体发光性能的影响。
　　1.选择不同的沉淀剂、溶剂以及表面活性剂，采用化学共沉淀法制备YAG纳米粉体，实验结果表明，选用碳酸氢铵作为沉淀剂，且沉淀剂溶液和金属离子混合溶液的浓度比为10∶1，以体积比为1∶2的乙醇-水混合体系作为溶剂，添加占混合溶液体积4％的聚乙二醇400溶液作为表面活性剂，得到的粉体为纯YAG相，分散性好，无团聚，颗粒尺寸分布均匀，在100nm左右，形状近似球形。
　　2.络合剂、溶液pH值和表面活性剂均对通过溶胶-凝胶法制备的YAG纳米粉体的生长具有显著影响。研究结果显示，最佳工艺条件为:选用柠檬酸作为络合剂，且柠檬酸与金属离子的摩尔比为6∶5，混合溶液pH值控制在2.0左右，添加占混合溶液体积8％的聚乙二醇400溶液作为表面活性剂。所制备的粉体为纯YAG相，分散性好，无团聚，颗粒尺寸分布均匀，在85nm左右，形状近似球形。
　　3.不同掺杂元素以及浓度对YAG粉体的发光性能具有一定的影响。实验结果表明，在本研究的掺杂量条件下获得的掺杂YAG粉体的发射峰位置不变。分别单掺5％Yb或单掺3％Nd时，粉体的荧光强度最大;当固定Yb掺杂量为5％时，粉体荧光强度随Cr掺杂量的变化而改变，当Cr掺杂量为0.4％时，粉体荧光强度最大;固定Nd掺杂量为3％，粉体荧光强度亦随Cr的掺杂量而变化，当Cr掺杂量为0.8％时，粉体荧光强度最大。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 研究的背景和意义

1．2 YAG激光透明陶瓷概述

1．2．1 YAG的晶体结构与组成

1．2．2 YAG透明陶瓷透光机理

1．2．3 YAG透明陶瓷的形成条件

1．3 YAG激光透明陶瓷粉体的研究进展

1．3．1 固相反应法

1．3．2 化学共沉淀法

1．3．3 溶胶-凝胶法

1．3．4 喷雾热解法

1．4 YAG激光透明陶瓷粉体的发光性能

1．4．1 荧光及荧光光谱

1．4．2 荧光光谱与粉体发光性能

1．4．3 掺杂YAG研究进展

1．5 本论文研究的内容和目的

第二章 化学共沉淀法制备YAG透明陶瓷纳米粉体的研究

2．1 引言

2．2 实验原料及设备

2．3 实验内容

2．3．1 YAG纳米粉体的制备

2．3．2 实验方案

2．4 实验样品的表征

2．4．1 样品晶型结构的表征

2．4．2 样品表面形貌的表征

2．5 结果与讨论

2．5．1 沉淀剂的种类和浓度对YAG粉体生长的影响

2．5．2 溶剂对YAG粉体生长的影响

2．5．3 表面活性剂对YAG粉体生长的影响

2．6 本章小结

第三章 溶胶-凝胶法制备YAG透明陶瓷纳米粉体的研究

3．1 引言

3．2 实验原料及设备

3．3 实验内容

3．3．1 YAG纳米粉体的制备

3．3．2 实验方案

3．4 实验样品的表征

3．4．1 样品晶型结构的表征

3．4．2 样品表面形貌的表征

3．5 结果与讨论

3．5．1 络合剂的种类和用量对YAG粉体生长的影响

3．5．2 pH值对YAG粉体生长的影响

3．5．3 表面活性剂对YAG粉体生长的影响

3．6 本章小结

第四章 YAG透明陶瓷纳米粉体发光性能的研究

4．1 引言

4．2 实验内容

4．3 实验样品的表征

4．3．1 样品晶型结构的表征

4．3．2 样品表面形貌的表征

4．3．3 样品能谱分析

4．3．4 样品荧光光谱分析

4．4 结果与讨论

4．4．1 单掺对YAG粉体发光性能的影响

4．4．2 共掺对YAG粉体发光性能的影响

4．5 本章小结

结论

本文的特色与创新

参考文献

硕士期间发表的学术论文

声明

致谢