CN101215161A - 钇镓石榴石基陶瓷材料及其制备方法 - Google Patents

钇镓石榴石基陶瓷材料及其制备方法 Download PDF

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CN101215161A CNA2007101736258A CN200710173625A CN101215161A CN 101215161 A CN101215161 A CN 101215161A CN A2007101736258 A CNA2007101736258 A CN A2007101736258A CN 200710173625 A CN200710173625 A CN 200710173625A CN 101215161 A CN101215161 A CN 101215161A
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冯涛
施剑林
蒋丹宇
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Abstract

本发明涉及钇镓石榴石基陶瓷材料及其制备方法，属于陶瓷材料领域。本发明的钇镓石榴石基陶瓷材料，其化学式为Ndx:Y3－xGa5O12，化学式中X的取值范围为0at％～10at％，采用燃烧、喷雾热解和喷雾燃烧的方法制备粉体，由本发明粉体制备的透明陶瓷材料能实现0.935μm左右的激光输出，提供一种性能优异的透明激光材料。

Description

钇镓石榴石基陶瓷材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及钇镓石榴石基(YGG)陶瓷材料及其制备方法，属于陶瓷材料领域。
背景技术
水蒸气对大气和地球长期的健康具有举足轻重的影响，对全球水蒸气浓度的准确测试的信息可以提高天气预报的准确率。最近研究发现，对水蒸气浓度的研究可以提高对飓风行踪的准确预报。水蒸气对温室效应的影响比二氧化碳的影响还要大。如果全球的温度升高到足以使两极的冰盖融化，这将导致全球严重的洪涝灾害。通过对全球水蒸气分布以及浓度的准确的测定，可以提高对飓风、洪涝等自然灾害的提早预报和预防。
目前对于水蒸气的测试主要有两种，一、微波的测试方式；二、激光的测试方式。激光相对微波测试来说，由于可以准确调节波长到水蒸气吸收的波长，可以高精度的测定水蒸气的含量。水蒸气在0.944μm和0.935μm左右吸收波长分别具有较强的吸收，对于水蒸气吸收波长(0.9μm左右)可以采用硅探测器探测，可以很简便、便宜的实现激光的探测，从而实现水蒸气浓度的测定。在0.944μm左右的激光波长可以采用添加Sc2O3组分调谐的方法实现Nd:YAG的激光输出。
然而，现有的激光材料中还没有可以产生水蒸气吸收波长0.935μm左右的激光材料。
发明内容
本发明的目的在于制备YGG以及Nd:YGG材料来实现0.935μm左右的激光输出，目前国内外还未见报道。
本发明选择的化学式为Ndx:Y3-xGa5O12。本发明选择的陶瓷组成的化学式中X的取值范围为0at％～10at％。
本发明选择采用喷雾热解、喷雾燃烧以及燃烧的方法制备Nd:YGG粉体。
本发明采用的燃烧合成方法依次包括下述步骤：
(1)将选定的组分元素的氧化物溶于硝酸，形成溶有所需元素的硝酸盐溶液。
(2)在溶液中按化学式加入燃烧剂，使燃烧剂能和上述硝酸盐溶液充分反应。燃烧剂一般是有机试剂，如乙二胺四乙酸(EDTA)、柠檬酸、甘氨酸、尿素等。
(3)加热，直至水分蒸干，得到透明的凝胶状的物质。
(4)500℃～800℃燃烧得到先驱体粉末。
(5)在800℃～1000℃煅烧2～4小时，制备得到所需粉体。
本发明采用的喷雾热解合成的方法依次包括下述步骤：
(1)将选定的组分元素的硝酸盐溶于溶剂，形成溶有所需元素的硝酸盐溶液。溶剂包括水、乙醇、丙醇，浓度使得在100g/L以下。
(2)用雾化器喷入250～300℃的马福炉内。
雾化器包括超声雾化器、过滤膨胀雾化器，旋转雾化器、喷射雾化器。
(3)在800～1000℃煅烧2～4小时，制备得到所需粉体。
本发明采用的喷雾燃烧合成的方法依次包括下述步骤：
(1)将选定的组分元素相应的硝酸盐溶于溶剂，形成溶有所需元素的硝酸盐溶液。溶剂包括水、乙醇、丙醇，浓度使得在100g/L以下。
(2)在溶液中加入燃烧剂和沉淀剂，使燃烧剂和沉淀剂和上述硝酸盐溶液充分反应。燃烧剂一般是有机试剂，如乙二胺四乙酸(EDTA)、柠檬酸、甘氨酸、尿素等。沉淀剂一般是指尿素、草酸二甲脂、六次甲基四胺等。
(3)用雾化器喷入800～1000℃的马福炉内，可以得到氧化物粉体。雾化器包括超声雾化器、过滤膨胀雾化器，旋转雾化器、喷射雾化器
(4)在800～1000℃煅烧2～4小时，制备得到所需组分的氧化物粉体。
制备Nd:YGG透明陶瓷的具体工艺路线见图1。
由本发明制备陶瓷粉体最终制得得透明陶瓷材料能实现0.935μm左右的激光输出，提供一种性能优异的透明激光材料。
附图说明
图1是Nd:YGG透明陶瓷的制备工艺路线。
具体实施方式
实施例1
Nd1at％:Y3Ga5O12混合石榴石透明陶瓷的制备：将Y、Ga、Nd硝酸盐溶于水中，形成溶有所需元素的硝酸盐溶液，经过过滤除去不溶性物质。再在溶液中加入一定量的甘氨酸，在100℃温度下加热，直至水分蒸干，得到透明的凝胶状的物质。然后转移到500℃的马福炉内，凝胶状的物质很快的会燃烧，并放出褐色的烟雾。剩余得到茶色的粉末。再在1000℃煅烧2小时，制备得到所需组分的氧化物粉体。
实施例2
Nd3at％:Y3Ga5012石榴石透明陶瓷的制备：将Y、Ga、Nd硝酸盐溶于乙醇中，形成溶有所需元素的硝酸盐乙醇溶液，用雾化器喷入250℃～300℃的马福炉内，可以得到硝酸盐粉末，然后再在1000℃煅烧2小时，制备得到所需组分的氧化物粉体。

Claims (8)

1.钇镓石榴石基陶瓷材料，其特征在于其化学式为Ndx:Y3-xGa5O12，化学式中X的取值范围为0at％～10at％。
2.按权利要求1所述的钇镓石榴石基陶瓷材料的制备方法，依次包括下述步骤：
(1)将选定的组分元素的氧化物溶于硝酸，形成溶有所需元素的硝酸盐溶液；
(2)在溶液中按化学式加入燃烧剂，使燃烧剂能和上述硝酸盐溶液充分反应；
(3)加热，直至水分蒸干；
(4)500℃～800℃燃烧得到先驱体粉末；
(5)在800℃～1000℃煅烧2～4小时，制备得到所需粉体。
3.按权利要求1所述的钇镓石榴石基陶瓷材料的制备方法，依次包括下述步骤：
(1)将选定的组分元素的硝酸盐溶于溶剂，形成溶有所需元素的硝酸盐溶液，溶剂包括水、乙醇或丙醇，浓度使得在100g/L以下；
(2)用雾化器喷入250～300℃的马福炉内；
(3)在800～1000℃煅烧2～4小时。
4.按权利要求1所述的钇镓石榴石基陶瓷材料的制备方法，依次包括下述步骤：
(1)将选定的组分元素相应的硝酸盐溶于溶剂，形成溶有所需元素的硝酸盐溶液，溶剂包括水、乙醇、丙醇，浓度使得在100g/L以下；
(2)在溶液中加入燃烧剂和沉淀剂，使燃烧剂和沉淀剂和上述硝酸盐溶液充分反应；
(3)用雾化器喷入800～1000℃的马福炉内；
(4)在800～1000℃煅烧2～4小时。
5.按权利要求2或4所述的钇镓石榴石基陶瓷材料的制备方法，其特征在于燃烧剂是有机试剂。
6.按权利要求5所述的钇镓石榴石基陶瓷材料的制备方法，其特征在于燃烧剂是乙二胺四乙酸、柠檬酸、甘氨酸或尿素。
7.按权利要求3或4所述的钇镓石榴石基陶瓷材料的制备方法，其特征在于所述的雾化器包括超声雾化器、过滤膨胀雾化器，旋转雾化器或喷射雾化器。
8.按权利要求4所述的钇镓石榴石基陶瓷材料的制备方法，其特征在于所述的沉淀剂是尿素、草酸二甲脂或六次甲基四胺。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102060519A (zh) * 2009-11-16 2011-05-18 中国科学院福建物质结构研究所 一种通过喷雾造粒改性粉体制备稀土掺杂钇铝石榴石透明陶瓷的方法
CN102815948A (zh) * 2012-09-17 2012-12-12 长春理工大学 一种合成稀土掺杂yag纳米粉末的方法

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