YAG激光透明陶瓷粉体的制备技术研究

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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纳米粉体的制备是透明陶瓷制备的前提和关键。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。
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