CN107619278B - 钬镱双掺氧化镧镥透明陶瓷及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了钬镱双掺氧化镧镥透明陶瓷，包括式(Ⅰ)所示的结构：Ho2x,Yb2y:(La0.1Lu0.9‑x‑y)2O3(Ⅰ)；其中，0.005≤x≤0.08，0.01≤y≤0.09。钬镱双掺氧化镧镥透明陶瓷的制备方法，包括如下步骤：步骤一、称取Ho2O3、Yb2O3、La2O3、Lu2O3溶于硝酸后恒温加热得到混合溶液，在混合溶液中加入燃烧剂和分散剂，待完全溶解后调节pH至2～10，继续恒温加热逐渐脱水得到凝胶；步骤二、将所述凝胶干燥后进行研磨和煅烧，煅烧之后再进行研磨得到纳米粉体；步骤三、在所述纳米粉体中加入烧结助剂和无水乙醇后进行搅拌、烘干和研磨得到预处理粉体；步骤四、将所述预处理粉体进行压制得到素坯后，再冷等静压得到坯体；步骤五、将所述坯体进行恒温真空烧结得到所述激光材料。
Description
技术领域
本发明涉及激光材料，具体涉及钬镱双掺氧化镧镥透明陶瓷及其制备方法。
背景技术
激光的高亮度、高单色性、高方向性、高相干性以及可调谐等诸多优良特性使得众多研究人员对激光材料青睐有加，激光材料的发展深刻的影响着激光技术的发展。作为一种新型材料，激光材料在航空航天、汽车制造、电子工业、医学、化工等领域有着非常广泛的应用，因此，激光材料的研究具有重要意义。
氧化镥(Lu2O3)属于立方晶系，具有高热导率、高熔点和极高的密度(9.42g/cm3左右)，对X射线和γ射线等高能射线具有很高的吸收系数，是一种非常有前景的固态激光材料。由于Lu2O3熔点高达2423℃，高质量的Lu2O3大单晶很难制备。La3+与Lu3+的离子半径相近，向Lu2O3中掺入定量的La2O3可形成二元固溶体，可以显著降低材料的烧结温度。Ho3+是一种很好的激活离子，掺Ho3+的激光材料可以发出对人眼安全的2μm激光，在光通信和医疗设备领域有很大的应用前景。但是Ho3+对980nm光的吸收截面很窄，能量利用率很低，而Yb3+在980nm处具有很大的吸收截面，在(LaLu)2O3中掺杂Ho3+、Yb3+可使基质材料的发光强度相比于单掺Ho3+时增强很多。
发明内容
本发明设计开发了钬镱双掺氧化镧镥透明陶瓷，本发明的发明目的是提供陶瓷晶界清晰、表面平整、无明显气孔以及在可见光区和中红外波段透光率良好的激光材料。
本发明设计开发了钬镱双掺氧化镧镥透明陶瓷的制备方法，本发明的发明目的是提供一种制备陶瓷晶界清晰、表面平整、无明显气孔以及在可见光区和中红外波段透光率良好的激光材料的方法。
本发明提供的技术方案为：
钬镱双掺氧化镧镥透明陶瓷，包括式(Ⅰ)所示的结构：
Ho2x,Yb2y:(La0.1Lu0.9-x-y)2O3(Ⅰ)；
其中，0.005≤x≤0.08，0.01≤y≤0.09。
优选的是，0.005≤x≤0.01，0.07≤y≤0.09。
优选的是，所述透明陶瓷通过Ho2O3、Yb2O3、La2O3、Lu2O3进行制备。
钬镱双掺氧化镧镥透明陶瓷的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、称取Ho2O3、Yb2O3、La2O3、Lu2O3溶于硝酸后恒温加热得到混合溶液，在混合溶液中加入燃烧剂和分散剂，待完全溶解后调节pH至2～10，继续恒温加热逐渐脱水得到凝胶；
步骤二、将所述凝胶干燥后进行研磨和煅烧，煅烧之后再进行研磨得到纳米粉体；
步骤三、在所述纳米粉体中加入烧结助剂和无水乙醇后进行搅拌、烘干和研磨得到预处理粉体；
步骤四、将所述预处理粉体进行压制得到素坯后，再冷等静压得到坯体；
步骤五、将所述坯体进行恒温真空烧结得到所述透明陶瓷。
优选的是，在所述步骤一中，所述硝酸浓度为6mol/L，恒温加热的温度为80℃。
优选的是，在所述步骤一中，所述燃烧剂为柠檬酸，所述分散剂为聚乙二醇。
优选的是，在所述步骤三中，所述烧结助剂为正硅酸乙酯。
优选的是，在所述步骤三中，所述正硅酸乙酯的质量分数为0.5wt％。
优选的是，在所述步骤四中，进行压制的压力为15kN，压制15分钟，压制得到所述素坯尺寸为φ10mm；以及
进行冷等静压的压力为200MPa，并且静压15分钟。
优选的是，在所述步骤五中，恒温过程持续20小时，温度为1800℃。
本发明与现有技术相比较所具有的有益效果：本发明通过在Lu2O3基质中添加10％La2O3，有效降低了透明陶瓷的烧结温度，陶瓷在551nm处的绿光发光强度约是粉体的9倍，Ho3+和Yb3+的共掺杂显著提高了透明陶瓷的上转换发光强度。制备的透明激光陶瓷晶界清晰，表面平整、几乎无气孔，且陶瓷在可见光区和中红外波段的平均透过率达到75％以上。本发明提供的钬镱双掺氧化镧镥的制备方法简单、成本低、适合工业化生产。
附图说明
图1为本发明所述的Ho0.02,Yb0.14:(La0.1Lu0.82)2O3粉体的XRD图。
图2为本发明所述的Ho0.02,Yb0.14:(La0.1Lu0.82)2O3粉体的SEM图。
图3为本发明所述的Ho0.02,Yb0.14:(La0.1Lu0.82)2O3粉体的红外光谱图。
图4为本发明所述的Ho0.02,Yb0.14:(La0.1Lu0.82)2O3粉体的激发光谱。
图5为本发明所述的Ho0.02,Yb0.14:(La0.1Lu0.82)2O3粉体的发射光谱。
图6为本发明所述的Ho0.02,Yb0.14:(La0.1Lu0.82)2O3透明陶瓷的SEM图谱。
图7为本发明所述的Ho0.02,Yb0.14:(La0.1Lu0.82)2O3透明陶瓷的透过率曲线。
图8为本发明所述的Ho0.02,Yb0.14:(La0.1Lu0.82)2O3粉体与陶瓷的上转换光谱对比图。
图9为本发明所述的Ho0.01,Yb0.14:(La0.1Lu0.825)2O3粉体的SEM图。
图10为本发明所述的Ho0.01,Yb0.14:(La0.1Lu0.825)2O3粉体的激发光谱图。
图11为本发明所述的Ho0.01,Yb0.14:(La0.1Lu0.825)2O3粉体的发射光谱图。
图12为本发明所述的Ho0.01,Yb0.14:(La0.1Lu0.825)2O3粉体的上转换光谱图。
图13为本发明所述的Ho0.01,Yb0.14:(La0.1Lu0.825)2O3透明陶瓷的SEM图谱。
图14为本发明所述的Ho0.01,Yb0.14:(La0.1Lu0.825)2O3透明陶瓷的透过率曲线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本发明提供钬镱双掺氧化镧镥透明陶瓷，包括式(Ⅰ)所示的结构：Ho2x,Yb2y:(La0.1Lu0.9-x-y)2O3(Ⅰ)；其中，0.005≤x≤0.08，0.01≤y≤0.09。
在另一种实施例中，0.005≤x≤0.01，0.07≤y≤0.09。
在另一种实施例中，所述透明陶瓷通过Ho2O3、Yb2O3、La2O3、Lu2O3进行制备。
本发明提供钬镱双掺氧化镧镥透明陶瓷的制备方法，直接在(LaLu)2O3基质中掺入稀土离子Ho3+和Yb3+，采用柠檬酸凝胶燃烧法制备优质的Ho,Yb:(LaLu)2O3纳米粉体，采用真空烧结技术将粉体烧结成透明陶瓷，具体包括如下步骤：
步骤一、最终所得目标粉体为2g，最终所得目标粉体样品的通式为Ho2x,Yb2y:(La0.1Lu0.9-x-y)2O3(0.005≤x≤0.08，0.01≤y≤0.09)，根据通式的原子个数比计算所需的稀土氧化物、燃烧剂和分散剂的量；
步骤二、将称量好的Ho2O3、Yb2O3、La2O3、Lu2O3粉末加入到同一烧杯中，加入15mL的6mol/L HNO3，置于水浴锅中恒温一定时间，得到透明溶液；
步骤三、在透明溶液中先后加入柠檬酸和聚乙二醇，待完全溶解后调节pH为2～10；
步骤四、恒温加热磁力搅拌使溶液形成凝胶，将得到的凝胶置于电热鼓风干燥箱中干燥；
步骤五、将干燥后得到的前驱体充分研磨，转移至坩埚中，置于马弗炉中进行煅烧；
步骤六、将煅烧后的粉体充分研磨，得到Ho2xYb2y:(La0.1Lu0.9-x-y)2O3纳米粉体；
步骤七、向Ho,Yb:(LaLu)2O3粉体中加入正硅酸乙酯(Si(OC2H5)4)作为烧结助剂(Si(OC2H5)4在粉体中的质量分数为0.5％)，并添加适量无水乙醇，充分搅拌、研磨、干燥，将粉料放入φ10mm的压片模具中，15kN恒压15min得到素坯；将预成型的样品放入气球中并排尽空气，并在200MPa下冷等静压恒压15min，然后进行真空烧结。
下面结合具体的实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
本实例的原料配比中x＝0.01，y＝0.07(摩尔比)，称取0.0200g Ho2O3、0.1466gYb2O3、0.1731g La2O3、1.7340g Lu2O3加入到同一烧杯中，加入15mL6mol/L的HNO3，调节水浴锅温度至80℃，溶解5h，得到透明溶液。加去离子水至120mL，然后在溶液先后加入1.6750g柠檬酸和0.4070g聚乙二醇，完全溶解后，使用NH3·H2O调节溶液pH为8。将溶液在60℃下恒温磁力搅拌至形成凝胶。将凝胶放在电热鼓风干燥箱，280℃恒温2h。干燥后得到的前驱体充分研磨，转移至刚玉坩埚中，放入马弗炉在1000℃下煅烧2h。将煅烧后的试样充分研磨，得到白色粉末状的Ho0.02,Yb0.14:(La0.1Lu0.82)2O3纳米粉体。本实例得到的Ho0.02,Yb0.14:(La0.1Lu0.82)2O3纳米粉体颗粒粒径均匀，分散性较好。
向Ho0.02,Yb0.14:(La0.1Lu0.82)2O3粉体中加入Si(OC2H5)4作为烧结助剂(Si(OC2H5)4在粉体中的质量分数为0.5％)，并添加适量无水乙醇，充分搅拌、研磨、干燥，将粉体放入φ10mm的压片模具中，15kN恒压15min得到素坯。将预成型的样品放入气球中并排尽空气，并在200MPa下冷等静压恒压15min。在真空烧结炉中1800℃恒温烧结20h，得到Ho0.02,Yb0.14:(La0.1Lu0.82)2O3透明陶瓷晶界清晰、几乎无气孔，晶粒尺寸在40～60μm，在可见光区和中红外波段的平均透过率高达81.26％。
实施例2
本实例的原料配比中x＝0.005，y＝0.07(摩尔比)，称取0.0097g Ho2O3、0.1414gYb2O3、0.1669g La2O3、1.6822g Lu2O3加入到同一烧杯中，加入15mL6mol/L的HNO3，调节水浴锅温度至80℃，溶解5h，得到透明溶液。加去离子水至120mL，然后在溶液中先后加入1.6151g柠檬酸和0.4067g聚乙二醇，完全溶解后，使用NH3·H2O调节溶液pH为8。将溶液在60℃下恒温磁力搅拌至形成凝胶。将凝胶放在电热鼓风干燥箱，280℃恒温2h。干燥后得到的前驱体充分研磨，转移至刚玉坩埚中，放入马弗炉在1000℃下煅烧2h。将煅烧后的试样充分研磨，得到白色粉末状的Ho0.01,Yb0.14:(La0.1Lu0.825)2O3纳米粉体。本实例得到的Ho0.01,Yb0.14:(La0.1Lu0.825)2O3纳米粉体颗粒粒径均匀，分散性较好。
向Ho0.01,Yb0.14:(La0.1Lu0.825)2O3粉体中加入Si(OC2H5)4作为烧结助剂(Si(OC2H5)4在粉体中的质量分数为0.5％)，并添加适量无水乙醇，充分搅拌、研磨、干燥，将粉体放入φ10mm的压片模具中，15kN恒压15min得到素坯。将预成型的样品放入气球中并排尽空气，并在200MPa下冷等静压恒压15min。在真空烧结炉中1800℃恒温烧结20h，得到Ho0.01,Yb0.14:(La0.1Lu0.825)2O3透明陶瓷晶界清晰，气孔较少，晶粒尺寸在40～60μm，在可见光区和中红外波段的平均透过率为75.49％。
如图1～14所示，实施例1、2制备的透明激光陶瓷晶界清晰，表面平整、无明显气孔，晶粒尺寸在40～60μm，且陶瓷在可见光区和中红外波段平均透过率达到75％以上。陶瓷的上转换发光强度明显强于粉体，陶瓷在551nm处的绿光发光强度约是粉体的9倍。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (10)
1.钬镱双掺氧化镧镥透明陶瓷，其特征在于，包括式(Ⅰ)所示的结构：
Ho2x,Yb2y:(La0.1Lu0.9-x-y)2O3 (Ⅰ)；
其中，0.005≤x≤0.08，0.01≤y≤0.09。
2.如权利要求1所述的钬镱双掺氧化镧镥透明陶瓷，其特征在于，0.005≤x≤0.01，0.07≤y≤0.09。
3.如权利要求1所述的钬镱双掺氧化镧镥透明陶瓷，其特征在于，所述透明陶瓷通过Ho2O3、Yb2O3、La2O3、Lu2O3进行制备。
4.钬镱双掺氧化镧镥透明陶瓷的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1-3中任一项所述的钬镱双掺氧化镧镥透明陶瓷，包括如下步骤：
步骤一、称取Ho2O3、Yb2O3、La2O3、Lu2O3溶于硝酸后恒温加热得到混合溶液，在混合溶液中加入燃烧剂和分散剂，待完全溶解后调节pH至2～10，继续恒温加热逐渐脱水得到凝胶；
步骤二、将所述凝胶干燥后进行研磨和煅烧，煅烧之后再进行研磨得到纳米粉体；
步骤三、在所述纳米粉体中加入烧结助剂和无水乙醇后进行搅拌、烘干和研磨得到预处理粉体；
步骤四、将所述预处理粉体进行压制得到素坯后，再冷等静压得到坯体；
步骤五、将所述坯体进行恒温真空烧结得到所述透明陶瓷。
5.如权利要求4所述的钬镱双掺氧化镧镥透明陶瓷的制备方法，其特征在于，在所述步骤一中，所述硝酸浓度为6mol/L，恒温加热的温度为80℃。
6.如权利要求5所述的钬镱双掺氧化镧镥透明陶瓷的制备方法，其特征在于，在所述步骤一中，所述燃烧剂为柠檬酸，所述分散剂为聚乙二醇。
7.如权利要求5或6所述的钬镱双掺氧化镧镥透明陶瓷的制备方法，其特征在于，在所述步骤三中，所述烧结助剂为正硅酸乙酯。
8.如权利要求7所述的钬镱双掺氧化镧镥透明陶瓷的制备方法，其特征在于，在所述步骤三中，所述正硅酸乙酯的质量分数为0.5wt％。
9.如权利要求8所述的钬镱双掺氧化镧镥透明陶瓷的制备方法，其特征在于，在所述步骤四中，进行压制的压力为15kN，压制15分钟，压制得到所述素坯尺寸为φ10mm；以及
进行冷等静压的压力为200MPa，并且静压15分钟。
10.如权利要求9所述的钬镱双掺氧化镧镥透明陶瓷的制备方法，其特征在于，在所述步骤五中，恒温过程持续20小时，温度为1800℃。
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11157933A (ja) * | 1997-11-21 | 1999-06-15 | Konoshima Chemical Co Ltd | 透光性セラミックス及びその製造方法と、透光性セラミックスを用いた発光管と高圧放電灯 |
| CN101033142A (zh) * | 2007-02-09 | 2007-09-12 | 上海大学 | Lu2O3基透明陶瓷低温烧结制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Sol-Gel Synthesis of Nanocrystalline Yb3+/Ho3+-Doped Lu2O3 as an Efficient Green Phosphor;Jun Yang et al.;《Journal of The Electrochemical Society》;20101019;第157卷(第12期);第K273-K278页 * |
| Up-conversion properties of Yb3+, Ho3+: Lu2O3 sintered ceramic;Liqiong An et al.;《JOURNAL OF LUMINESCENCE》;20060310;第122-123页 * |
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