稀土水杨酸酯配合物水解法制备Er:YAG粉体及其发光性能

稀土掺杂钇铝石榴石(YAG)荧光透明陶瓷的制备首先需要合成微纳米尺度的易于在较低温度下形成纯YAG相的粉体。为此,本研究提出了一种新方法来合成铒(Er)掺杂YAG微纳米粉体。该方法是在乙醇溶剂中将铒钇铝的混合硝酸盐与水杨酸甲酯钠反应,形成可溶性的铒钇铝水杨酸甲酯配合物和难溶的硝酸钠。滤去固体硝酸钠后蒸出乙醇,得到混合配合物前驱体。将该前驱体与适量水混合水解,分离出游离的水杨酸甲酯后获得含稀土和铝的溶胶,再经干燥得凝胶,最后经煅烧获得Er:YAG粉体。合成粉体的XRD和SEM结果表明可以在较低的温度下(1000℃)得到纯YAG相产物,颗粒大小为纳米级。该粉体在980 nm泵浦光激发下,呈现出红光、绿光两个发射带,具有典型的上转换发光特征,并且当铒掺杂量为0.08时,绿光的发光强度最强。     

碳酸氢铵沉淀法制备氧化钇粉体时反应条件对产物粒度的影响

研究了碳酸氢铵沉淀法的反应条件对氧化钇粒度的影响,探讨了粒度变化规律。发现在沉淀反应中,晶型碳酸钇铵的形成与否是影响氧化钇粒度的关键因素。在较低的反应温度下,当碳酸氢铵和氯化钇的浓度大于0.25mol·L-1,摩尔比大于5,陈化时间大于60min时得到碳酸钇铵沉淀,经煅烧可获得粒度(D50)大于1μm的氧化钇。当反应物浓度较低、摩尔比小,陈化时间较短时得到无定型碳酸钇沉淀,煅烧沉淀可获得粒度(D50)小于0.5μm的氧化钇。实验证明选择适当的沉淀反应条件,可制备D50在0.3～10μm范围内的不同粒度级别的氧化钇粉体。     

制备工艺对超细氧化钇粉体形态与烧结性的影响

以碳酸氢铵为沉淀剂,研究了不同沉淀反应终点pH值、陈化时间,以及沉淀前驱体煅烧温度对超细氧化钇粉体的形态和烧结致密化的影响。沉淀反应终点pH=7.0和7.8时,随着陈化时间的增加,煅烧后的粉体颗粒均匀长大、形态近似于球形,烧结致密化程度较高。在pH=8.3时,陈化处理后粉体颗粒长大明显且呈不规则形状,而且随陈化时间增长,粉体的烧结活性降低。另外,沉淀前驱体在800℃煅烧得到的超细氧化钇粉体中残留较多的非晶相,造成粉体烧结致密化程度降低;在1000℃煅烧时可以完全消除粉体中的非晶体相,所得到的超细球形粉体颗粒的烧结温度低,致密化程度高。     

共沉淀法制备YAG粉体影响因素研究

采用共沉淀法制备出性能良好的YAG(Y3A12(A1O4)3)纳米粉,对前驱体及不同温度下煅烧后的粉体进行差热、红外光谱、X射线衍射、比表面积和透射电镜等分析。结果表明:YAG粉体大小均匀,近似球形,且随着煅烧温度的升高,其颗粒逐渐变大,当温度达到1000℃时粉体全部为纯YAG立方相。随着母盐溶液(Y(NO3)3+Al(NO3)3)浓度的降低颗粒逐渐减少,并且粉体中YAM(Y4A12O9),Y2O3等相转化为纯YAG立方相。     

Y_2(CO_3)_3的沉淀结晶过程与晶粒大小控制

研究了NH_4HCO_3与Y(NO3)3反应形成的Y_2(CO_3)_3沉淀在陈化过程中的结晶生长机制及其晶粒大小控制方法。结果表明:在陈化过程中发生了由无定型沉淀向水菱钇型结晶Y_2(CO_3)_3的相态转变,其外观形貌也相应地由纳米球形颗粒转变为哑铃状、鸟巢状和球状结晶聚集体。首先是晶型核在颗粒表面的形成,随即进入晶体生长阶段,促进无定型沉淀的快速溶解并在晶核表面生长,表现出以沿晶胞c轴方向的一维生长特征,形成针状细小结晶;由于结晶速度快,针状结晶演变为枝状,并相互连生聚集成哑铃型、巢型和球形聚集体。提高陈化温度可以加速相态转变和形貌演变过程,在短时间内获得大颗粒结晶聚集体。据此,提出了通过沉淀结晶过程和条件的控制来合成不同大小和形貌的Y_2(CO_3)_3和Y_2O_3粒子的基本方法,并分别制备了中心粒径D50在600 nm左右和35μm左右的Y_2O_3产品。     

微反应器中Ce_2O(CO_3)_2·H_2O前驱体的合成及CeO_2的制备研究

以Ce(NO_3)_3和NH_4HCO_3为原料,在微反应器中采用液-液沉淀法制备出水合碳酸氧铈(Ce_2O(CO_3)_2·H_2O)前驱体材料,将前驱体样品进行热处理后获得纯净的CeO_2产品。分别采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)、 X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)和能谱分析仪(EDS)、热重-差热分析仪(TG-DTA)等对制备的前驱体和热解产品进行分析表征。结果表明:微反应器内23.6 s的停留时间, Ce~(3+)在不同反应温度下均可达到99.8%以上的沉淀率。反应温度为70℃及以上时,获得结晶度更好的Ce_2O(CO_3)_2·H_2O前驱体,为类六棱形片叠加的花瓣状规则形貌,粒径较小。此前驱体样品在600℃下热处理2 h后制备得到了纯净单一的立方晶系CeO_2产品,无其他杂质,形貌与Ce_2O(CO_3)_2·H_2O前驱体一致。     

超细粉体制备Nd:Y2O3透明陶瓷

采用碳酸氢铵为沉淀剂合成了碱式碳酸钇沉淀前驱体,研究了的前躯体的煅烧工艺对氧化钇粉体性能及烧结氧化钇陶瓷组织、致密化行为以及透光率的影响。在1000℃煅烧6 h获得的超细粉体,经过在氢气介质中1750℃保温3 h烧结后,获得组织均匀,无残余气孔,透光率高的氧化钇陶瓷。     

制备工艺对超细氧化钪透明陶瓷粉体性能的影响

以六次甲基四胺为沉淀剂,研究了不同液相反应温度、陈化时间、洗涤方式及煅烧温度对超细氧化钪粉体性能的影响。在液相反应温度为20和80℃均合成出絮状的前驱沉淀物,前躯体的晶化程度和煅烧产物的粒度均随着反应温度的提高而增加。在陈化溶液环境中,随着陈化时间的增加,粒子逐渐均匀长大。只用水洗涤的粉体产生了轻微团聚的现象,经水-无水乙醇洗涤的粉体分散性得到改善,而用水-无水乙醇-丙酮洗涤的颗粒分散更好。煅烧产物的尺寸随着煅烧温度的提高而增加。     

稀土铝酸盐蓝色荧光粉前驱体的制备及其应用

以硫酸铝铵和碳酸氢铵为原料，制备了结晶碳酸铝铵，用IR，XRD，DTA－TG等手段研究了结晶碳酸铝铵在煅烧过程中的相变和热分解机理，并考察了煅烧过程中的粒度和比表面变化以及煅烧产物的外观形貌，结果表明：在煅烧过程中结晶碳酸铝铵首先分解为无定型氧化铝，并依次从无定型Al2O3-γ-Al2O3-κ-Al2O3,δ-Al2O3,τ-Al2O3-α-Al2O3,τ-Al2O3-α-Al2O3转变，比表面在600℃之前是随温度升高而增大，600摄氏度之后则下降，而粒度变化在900摄氏度之前随温度升高而降低，900摄氏度之后则增大，煅烧产物为粒度在2-3um的片状结晶氧化铝，用该氧化铝所合成的稀土铝酸盐蓝粉，晶相纯，发光强度高，且粒度小，可以满足不球磨蓝色荧光粉的基本要求。     

聚合物前驱体方法低温合成LiTaO3纳米粉体

采用聚合物前驱体方法,以柠檬酸为配位剂,乙二醇为酯化剂,低温合成纳米LiTaO3粉体.以红外光谱和拉曼光谱研究了柠檬酸与金属离子的配位情况.当柠檬酸和金属离子物质的量的比为2.5:1、柠檬酸和乙二醇的物质的量比为1:2时可形成稳定的Li-Ta前驱体溶胶.用差热.热重对凝胶前驱体的热分解历程进行分析,采用X射线衍射和红外光谱对Li-Ta凝胶前驱体及不同温度下煅烧所得粉体的相组成进行分析.结果表明,凝胶前驱体经600℃下煅烧2 h可以得到纯钙钛矿型纳米LiTaO3粉体.平均粒径为60～80 nm.     

水热环境下磁场对BiFeO_3形貌和性能的影响

以Bi(NO_3)_3·5H_2O和Fe(NO_3)_3·9H_2O为反应原料,KOH为矿化剂,通过在碱浓度为2~7 mol/L、反应温度为140~220℃的磁场水热反应系统中保温1~12 h制备了Bi Fe O_3粉体.研究发现,外加磁场可以拓宽合成纯相Bi Fe O_3的碱浓度和反应温度范围,更易得到纯相铁酸铋粉体.SEM观测结果表明,通过改变磁场强度可有效控制Bi Fe O_3粉体的颗粒尺寸及形貌:随着磁场的增强,Bi Fe O_3的颗粒尺寸逐渐减小.随着颗粒尺寸的减小,其光催化活性增强.磁场下得到的粉体表现出较强的磁性,Raman散射中A_1-2振动模式异常增强.     

在氧化铈表面掺铝以显著提高其抛光光学玻璃的抛蚀量

将水合碳酸铈与硝酸铝和氨水共同进行机械球磨,使新形成的无定型氢氧化铝包覆在细小的碳酸铈颗粒表面,经脱水干燥和煅烧,以制备出表面掺杂有氧化铝的氧化铈。结果表明:球磨中间产物仍然以水合碳酸铈为主,氢氧化铝的形成阻碍了碳酸铈的无定型化和向氢氧化铈的转化过程。在氧化铝掺杂量不超过10%的条件下,煅烧产物均具有立方萤石型结构。所有掺杂铝的氧化铈粉体对ZF7和K9光学玻璃的抛光速率均比纯氧化铈的有很大提高,证明铝的掺杂能够大大提高氧化铈的抛光性能。其最佳掺杂量为0.6%,煅烧条件为在1000℃下煅烧2 h。此时的MRR值为纯氧化铈的两倍以上。     

Nd：YAG粉体的分散性研究

钇铝石榴石(YAG)单晶因其优良的光学性能和稳定的化学性能被广泛用作激光和其它发光基础材料.掺Nd的YAG透明陶瓷激光材料的研究,是十几年来在激光工作物质制备技术领域最为重要的创新.与单晶相比,陶瓷具有容易制造、成本低、尺寸大和掺杂浓度高、可大批量生产等优点,最重要的是陶瓷可以达到与单晶一样的光学和机械性能,然而合成化学纯度高、分散性能好、无团聚、粒度均匀的纳米原料粉体是制备透明YAG陶瓷的关键.Nd: YAG陶瓷粉体制备可采用固相法[1]、溶胶-凝胶法[2]、喷雾热解法[3、4]、共沉淀法[5]、机械化学法[6]等多种合成方法.这些方法中各有优缺点,共沉淀法是一种方法简单,易于控制,成本低廉的一个体系,郭旺[7]、王宏志[8]等所在的研究组对YAG的纯相、前驱体的组成、控制溶液的浓度和沉淀剂的pH值也进行了分析,在这些研究中,虽然都能形成较纯的YAG相,但其颗粒间也有较多的团聚,所以本文着重研究了不同分散剂对YAG粉体分散性的影响.采用共沉淀法合成粉体,在合成粉体时加入不同的分散剂,研究获得分散、无团聚的粉体.     

常压水热法合成玉米棒状In_2O_3及其性能研究

以In(NO_3)_3·4.5H_2O和(NH_2)_2CO为原料,采用常压水热法于95℃反应22 h制得氧化铟(In_2O_3)前驱物氢氧化铟,于600℃煅烧2 h合成了In_2O_3粉体,其结构、形貌及性能经紫外-可见(UV-Vis)光谱、X-射线衍射(XRD)、拉曼光谱和扫描电镜(SEM)表征。以甲基橙为目标降解物,研究了In_2O_3粉体的光催化活性。结果表明:In_2O_3粉体为体心立方晶系方铁锰矿结构和亚稳相刚玉六方结构的混合体,In_2O_3的UV-Vis谱图中出现了明显的蓝移。当In(NO_3)_3·4.5H_2O和(NH_2)_2CO物质的量比为1∶7时,In_2O_3粉体中出现了玉米棒状结构,棒状体长度约为500 nm,直径约150 nm;该棒状结构的In_2O_3对甲基橙有较好的光催化活性,在紫外光照射6.5 h后甲基橙的降解率为69.7%。     

NH_4HCO_3沉淀分离还原反萃余液中的稀土与锌工艺研究

在还原萃取分离铕的反萃余液中加入NH_4Cl,用固体NH_4HCO_3与稀土反应生成碳酸稀土沉淀,而Zn与NH_4Cl形成配合物存在于母液中,实现反萃余液中稀土和锌的分离。考察了料液中NH_4Cl,RECl_3,Zn Cl_2浓度、沉淀终点p H和沉淀反应温度这些因素对碳酸稀土中Zn O含量的影响。实验结果表明:在料液中NH_4Cl浓度4 mol·L~(-1),RECl_3浓度0.34 mol·L~(-1),Zn Cl_2浓度不大于0.62 mol·L~(-1),反应温度50℃,沉淀终点p H为6.5条件下,得到的碳酸稀土中Zn O含量小于0.005%。     

Nd:GSAG纳米粉体的合成、晶体结构及光谱

采用共沉淀法,以NH4OH为沉淀剂制备了1％(原子分数)Nd3+:Gd3 Se2 Al3 O12前驱体,并在不同的温度下对前驱体进行煅烧.用X射线衍射(XRD)和红外光谱(FT-IR)技术对前驱体及煅烧后粉体的结构、微观形貌进行了研究.结果表明,前驱体在1000℃下煅烧n获得纯GSAG多晶相粉体.用X射线衍射宽化法估算粉体的平均晶粒尺寸为25 nm.通过X射线粉末衍射,用Rietveld全谱拟合方法对晶体结构进行了精修,得到1000℃下煅烧所得Nd:GSAG粉体的晶胞参数为a=b=c=1.24164(5)nm,α=β=y=90°.在室温下,测定了激发波长为808m的发射谱和检测波长为942 nm的激发谱.另外,测定了 942和1064 nm处的荧光衰减曲线,并用单指数函数进行了拟合,得到对应的荧光寿命分别为0.529和0.512 ms.     

纳米YAG相包覆SiC复合粉体

利用共沉淀包覆方法制备了SiC-YAG(Y3Al5O12)陶瓷复合粉体。探讨了Y3+和Al3+的先驱沉淀物共沉淀包覆SiC粉体的包覆原理,当溶液中的OH-浓度控制在非均匀形核和均匀形核所需要的临界浓度范围之内,可以使Y3+和Al3+的先驱沉淀物共沉淀包覆在SiC颗粒表面。Y3+和Al3+的先驱沉淀物在1000℃煅烧后,直接形成YAG相,而不形成中间相,YAG相形成温度比常规形成温度明显降低(约600℃)。同时研究了溶液的pH值和沉淀剂滴定速度对SiC-YAG陶瓷复合粉体包覆性的影响。结果表明pH=9和沉淀剂滴定速度为5ml·min-1时,可以实现共沉淀包覆。     

共沉淀法制备掺钕钇铝石榴石透明激光陶瓷的研究

掺钕钇铝石榴石(Nd∶YAG)多晶透明陶瓷具有良好的化学稳定性、光学性能和耐高温性能,是一种很有前途的激光工作物质。以Al(NO3).9H2O,Y2O3,Nd2O3和NH4HCO3为原料,(NH4)2SO4为静电稳定剂,正硅酸乙酯为添加剂,采用共沉淀法和反滴定方式于1100℃合成出分散均匀、团聚程度轻、YAG立方晶相的Nd∶YAG纳米前驱体粉末,经1700℃真空烧结5 h制备出Nd∶YAG透明陶瓷材料。采用TG-DTA,XRD,TEM,FT-PL和FEG-ESEM等测试手段对Nd∶YAG陶瓷材料进行了表征。研究结果表明:前驱体粉末在800℃时为无定型态,当温度达到890℃时析出大量的YAlO3(YAP)和少量的Y3Al5O12(YAG)晶体,当温度达到1012℃时就全部转化为YAG立方晶相;前驱体纳米粉末中存在团聚。Nd∶YAG陶瓷材料的激光工作波长为1.065μm,和相同组分的单晶相比存在轻微的红移现象;随着透射光波长的增加,透光率逐渐增加,在可见光区透光率约为45%,在近红外光区透光率约为58%。     

低温溶胶-凝胶法制备高致密度碳化硅陶瓷工艺研究

以柠檬酸为螯合剂,用溶胶-凝胶法制备碳化硅陶瓷烧结前驱粉体,在烧结助剂含量6%、铝钇摩尔比5/3、1850℃低烧结温度烧结1h条件下,获得了体密度为3.219g/cm3、相对密度为98.3%的高致密烧结体,采用IR、XRD、TG/DTA、SEM/EDS等手段对前驱粉体及烧结体进行了表征,讨论了烧结助剂含量、烧结温度等对碳化硅陶瓷烧结体的收缩率、体密度、失重率等特性的影响。     

化学沉淀法制备BaTiO3纳米粉体的研究

以正钛酸(H₄TiO₄)、硝酸钡[Ba(NO₃)₂]为原料, 以双氧水、氨水为溶剂, 采用化学沉淀法制备出晶粒尺寸约20 nm的钛酸钡粉体. 研究了原料种类、煅烧温度、加料方式、反应温度对钛酸钡粉体性能的影响, 确定了最佳的制备条件. 结果表明: 当正钛酸(g)∶双氧水(mL)∶氨水(mL)＝1∶5∶3, 且采用正钛酸的双氧水-氨水溶液缓慢滴加到硝酸钡溶液中的加料方式时, 溶解完全, 制得的BaTiO₃粉体粒径小、纯度高. 用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征了颗粒的晶体结构、晶型转变机理以及颗粒的形貌|结果显示: 前驱体的起始晶型转变温度为500, 800 ℃煅烧获得的粒子晶型完整, 形貌呈规则的球形, 当煅烧温度升高到900 ℃时, 粉体晶体结构由立方相转变为四方相.