（無(wú)機(jī)化學(xué)專(zhuān)業(yè)論文）光學(xué)基質(zhì)粉體yag以及nd：yag、ce：yag的制備與表征.pdf

碩士學(xué)位論文摘要 摘要 y a g ( 釔鋁石榴石：y 3 a 1 5 0 1 2 ) 粉體作為當(dāng)前廣泛應(yīng)用的、最重要的光學(xué)基 質(zhì)材料，n d ：y a g 激光陶瓷粉體作為n d ：y a g 單晶的優(yōu)良替代品，c e ：y a g 作為 光轉(zhuǎn)換白光的優(yōu)異的發(fā)光物質(zhì)，它們均受到科技界與工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的青睞，但它 們的制備方法與粉體的性能有待進(jìn)一步的改善。 在綜合比較各種納米粉體的制備方法和考慮實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)條件的基礎(chǔ)上，采用 共沉淀法，在較固相反應(yīng)低6 0 0 - 7 0 0 的較低溫度，9 0 0 條件下煅燒制得了尺 寸小、團(tuán)聚程度輕、單分散、貌似球形、比表面積為4 0 m 2 g 左右，顆粒尺寸為 3 0 n m 左右的y a g 納米粉體。借助i r 、t g d t a 、x r d 、b e t 和s e m 等測(cè)試手 段考察了沉淀劑、滴加方式、反應(yīng)溶液p h 、共沉淀溫度、洗滌方式、煅燒溫度 及時(shí)間和分散劑對(duì)粉體制備的影響。結(jié)果表明： 采用碳酸氫銨為沉淀劑，聚乙二醇為分散劑，反滴，控制反應(yīng)溶液p h 為 8 左右，2 0 共沉淀，多次水洗醇洗沉淀物，9 0 0 煅燒前驅(qū)體2 h 為合適的y a g 納米粉體的制備條件； 共沉淀前驅(qū)體的煅燒，經(jīng)歷了一個(gè)由鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的y a p 到立方晶系y a g 的轉(zhuǎn)化過(guò)程。 參考制備y a g 粉體的制備條件，成功制備出了n d ：y a g 與c e ：y a g 粉體。對(duì)粉 體進(jìn)行了粒度分析和結(jié)構(gòu)分析，并對(duì)其熒光性質(zhì)分別做了檢測(cè)與分析。結(jié)果表明： 所制備的稀土摻雜y a g 粉體的粒度分布均勻； 晶胞參數(shù)的計(jì)算結(jié)果與理論相符； 激活離子n d 3 + 的存在使得n d ：y a g 納米粉體具有較好的熒光性能，熒光光 譜很好地體現(xiàn)了其四能級(jí)的躍遷性質(zhì)；c e 3 + 的摻雜濃度的提高，使c e ：y a g 粉體 的波譜強(qiáng)度有所增強(qiáng)，晶體場(chǎng)強(qiáng)度的增加也致使激發(fā)與發(fā)射光譜均有微弱的紅 移；其激發(fā)光譜說(shuō)明制備的粉體能被4 6 0 n m 藍(lán)光有效激發(fā)而發(fā)射黃光，由于高效 藍(lán)光l e d 芯片的發(fā)射峰值波長(zhǎng)4 5 0 - - 一4 7 0 n m ，從而說(shuō)明制備的粉體可與藍(lán)光l e d 芯片匹配并產(chǎn)生白光； 兩種粉體所表現(xiàn)出來(lái)的與理論相符合的熒光性質(zhì)也從另一方面證明了摻 雜的成功。 在采用共沉淀法成功制備出以上三種純相粉體的基礎(chǔ)上，本論文對(duì)水( 醇) 熱法制備y a g 做了一定的研究，但由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，沒(méi)能制備出純相的y a g 粉體。 關(guān)鍵詞：共沉淀法，水( 醇) 熱法，y a g ，n d ：y a g ，c e ：y a g a b s t r a c t y a g ( ( p o l y c r y s t a l l i n ea l u m i n u m y t t r i u mg a m e t ：y a a l 5 0 1 2 ) p o w d e ra n d n d ：y a g l a s e rc e r a m i cp o w d e r s ，a st h em o s tp r o m i s i n ga n di m p o r t a n to p t i c a ls u b s t r a t ea n d t r a n s f o r m i n gm a t e r i a l ，h a v er e c e i v e dg r e a ta t t e t n i o ni nb o t ha c a d e m i aa n di n d u s t r i a l a l e a h o w e v e r , t h ep r e p a r a t i o na n dp r o p e r t i e so ft h e s ep o w d e r sa r ee x p e c t e df u r t h e r i m p r o v e m e n t i nt h i sp a p e r , t h es p h e r i c a la n dm o n o - d i s p e r s ey a gn a n o p o w d e r sw i t hs m a l l p a r t i c l es i z e ，s l i g h ta g g l o m e r a t i o nw e r eo b t a i n e db yc o - p r e c i p i t a t i o na t c a l c i n a t i o n t e m p e r a t u r e9 0 0 。c ，a n dt h es p e c i f i cs u r f a c ea r e ao f t h ep o w d e ro b t a i n e di s4 0 m 2 g a n d p a r t i c l es i z ei s3 0 啪i r ，t g d t a ，x r d ，b e ta n ds e m w e r eu s e dt oi n v e s t i g a t et h e e f f e c t so fp r e c i p i t a n ta n dt h ew a yo fa d d i n gi t , p hv a l u eo fr e a c t i o n ，c o - p r e c i p i t a t i o n t e m p r e a t u r e ，c a l c i n a t i o nt e m p e r a t u r e ，c a l c i n a t i o nt i m e ，d i s p e r s a n t a n d c l e a n i n g p r o c e d u r eo nt h ep r o p e r t yo fp o w d e r s t h er e s u l t si n d i c a t e ： c o p r e c i p i t a t i o n i st a k e np l a c ea tt e m p e r a t u r e2 0 w i t ha m m o n i u m b i c a r b o n a t ea sp r e c i p i t a n ta n dp o l y e t h y l e n eg l y c o la sd i s p e r s a n ti nar e v e r s e - d r o pw a y w h e np hi s8 t h ep r e c u r s o rw a sw a s h e dr e p e a t e d l yw i t hw a t e ra n de t h a n o l ，a n dt h e n c a l c i n e da t9 0 0 f o r2 h t h r o u g hc a l c i n a t i o n ，也ep r e c u r s o rh a sb e e nt r a n s f o r m e df r o my a pw i t h p e r o v s k i t es t r u c t u r et oy a g w i t hc u b i cs t r u c t u r e n d ：y a ga n dc e ：y a gp o w d e r sw e r es u c c e s s f u l l yp r e p a r e da n da n a l y s i sf o r p a r t i c l es i z ea n ds t r u c t u r eo ft h ep o w d e r se s p e c i a l l yf o rt h ef l u o r e s c e n c ep r o p e r t y w e r ep e r f o r m e d t h er e s u l t ss h o w st h a t ： t h er a r e - e a r t hd o p e dy a gp o w d e ro b t a i n e dh a sau n i f o r ms i z ed i s t r i b u t i o n ； t h ec a l c u l a t i o nr e s u l t so fc e l lp a r a m e t e ra g r e ew e l lw i t ht h et h e o r y ； t h en d ：y a gn a n o p o w d e r sh a v eo b t a i n e dg o o df l u o r e s c e n c ep r o p e r t yd u et o t h ee x i s t e n c eo fa c t i v a t i o nn d 3 + , a n dt h e f o u r - l e v e lt r a n s i t i o np r o p e r t i e sa r ef u l l y i l l l u s t r a t e di nf l u o r e s c e n c es p e c t r a t h es p e c t r u mi n t e n s i t yo fc e ：y a gp o w d e rw i l l m c r e a s ea st h ed o p i n gc o n c e n t r a t i o no fc e 3 + i n c r e a s e s t h ei n c r e a s eo fc r y s t a lf i e l d s t r e n g t h r e s u l t si nt h ef a i n tr e ds h i f to fe x c i t a t i o ns p e c t r u ma n de m i s s i o n s p e c t n m a t h ef o r m e rs p e c t r u ms h o w st h a tt h ep o w d e r so b t a i n e dw i l lg i v ey e l l o wl i g h t w h e ne x c i t e db y4 6 01 1 1 1 1b l u el i g h t ；a n dt h ep o w d e r so b t a i n e dm a t c hw e l lw i t ht h e e m i s s i o np e a kw a v e l e n g t ho fe f f i c i e n tb l u el i g h tl e dc h i pa n dg e n e r a t ew h i t el i g h t ； 碩士學(xué)位論文 t h ef l u o r e s c e n c ep r o p e r t yo ft h et w ok i n d so fp o w d e r sp r o v e st h ei o nd o p i n g h a sb e e ns u c c e s s f u l l yp e r f o r m e da c c o r d i n gt ot h eg r e a tm a t c hw i t ht h et h e o r yd a t a b a s e do nt h ew o r ko fp r e p a r i n gt h r e ek i n d so fp u r ep o w d e ra b o v em e n t i o n e db y c o p r e c i p i t a t i o n ，h y d r o t h e r m a lm e t h o do fp r e p a r i n gy a gp o w d e rh a s a l s ob e e n s t u d i e d n op u r ey a gp o w d e r sw e r eo b t a i n e dd u et ot h el i m i t a t i o no fe x p e r i m e n t a l c o n d i t o n s k e yw o r d s ：c o p r e c i p i t a t i o nm e t h o d ，h y d r o t h e r m a l ( a l c o h o l - t h e r m a l ) m e t h o d ，y a g , n d ：y a g , c e ：y a g i i i 原創(chuàng)性聲明 本人聲明，所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究 工作及取得的研究成果。盡我所知，除了論文中特別加以標(biāo)注和致謝 的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不 包含為獲得中南大學(xué)或其他單位的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。與我 共同工作的同志對(duì)本研究所作的貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明。 作者簽名： 關(guān)于學(xué)位論文使用授權(quán)說(shuō)明 本人了解中南大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校 有權(quán)保留學(xué)位論文，允許學(xué)位論文被查閱和借閱；學(xué)?？梢怨紝W(xué)位 論文的全部或部分內(nèi)容，可以采用復(fù)印、縮印或其它手段保存學(xué)位論 文；學(xué)校可根據(jù)國(guó)家或湖南省有關(guān)部門(mén)規(guī)定送交學(xué)位論文。 作者簽名：導(dǎo)師簽名日期：年一月一日 碩士學(xué)位論文第一章緒論 第一章緒論 釔鋁石榴；百( p o l y c r y s t a l l i n ea l u m i n u m y t t n u mg a r n e t ，y a g ) 的化學(xué)式為 y 3 燦5 0 1 2 ，屬于立方晶系，具有石榴石型結(jié)構(gòu)。釔鋁石榴石因具有硬度高、熱導(dǎo) 率高、光學(xué)質(zhì)量好、高折射、光學(xué)各向同性的立方結(jié)構(gòu)有利于產(chǎn)生窄的熒光譜線 等光學(xué)性能而被廣泛用作光學(xué)基質(zhì)材料。 釔鋁石榴石中y - o 鍵的長(zhǎng)度為2 4 5 a ，而y ”離子和稀土離子的半徑比較接近， 因此可以在十二面體晶格位中摻入一定數(shù)目的任何三價(jià)稀土離子作為激活離子， 如n d ”、h 0 3 + 、e r 3 + 、t m 3 + 和c e 3 + ，a 1 3 + 離子的半徑小，不易被稀土離子取代實(shí) 現(xiàn)摻雜。目前，在上述的摻雜中以n d ：y a g 和c e ：y a g 最為普遍。 2 0 世紀(jì)9 0 年代中期，日本科學(xué)家成功地制出高度透明的摻釹釔鋁石榴石 ( n d ：y a g ) 陶瓷并實(shí)現(xiàn)了激光運(yùn)轉(zhuǎn)。因?yàn)閚 d ：y a g 具有較高的熱導(dǎo)率和抗光閾 值，同時(shí)三價(jià)釹離子取代y a g 的釔離子無(wú)須電荷補(bǔ)償而提高激光輸出效率，其 性能可同單晶相比，從而將透明陶瓷的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展到激光材料領(lǐng)域。 自1 9 7 3 年世界發(fā)生能源危機(jī)以來(lái)，各國(guó)紛紛致力于研制節(jié)能發(fā)光材料，于是 利用稀土三基色熒光材料制作熒光燈的研究應(yīng)運(yùn)而生。1 9 7 9 年荷蘭菲利浦公司首 先研制成功稀土基色熒光燈，隨后各種規(guī)格的稀土三基色熒光燈先后問(wèn)世。隨著 人類(lèi)生活水平的不斷提高，彩電已開(kāi)始向大屏幕和高清晰度方向發(fā)展，稀土熒光 粉在這些方面顯示出十分優(yōu)越的性能，是理想的發(fā)光材料。稀土熒光材料與相應(yīng) 的非稀土熒光材料相比，其發(fā)光效率及光色等性能都更勝一籌，因此近幾年稀土 熒光材料的用途越來(lái)越廣泛。尤其是摻鈰釔鋁石榴石( c e ：y a g ) 熒光粉體因其 優(yōu)越性而更加受到重視。 1 1y a g 概述 1 1 1y a g 的結(jié)構(gòu)與組成 釔鋁石榴石空間群為o h ( 1 0 ) i 。3 d ，屬立方晶系【l 】，其晶格常數(shù)a o = 1 2 0 0 8 n m ， 它的分子式結(jié)構(gòu)又可寫(xiě)成：l 3 8 2 ( a 0 4 ) 3 ，其中l(wèi) ，a ，b 分別代表三種格位。在單位 晶胞中有8 個(gè)y 3 a 1 5 0 1 2 分子，一共有2 4 個(gè)釔離子，4 0 個(gè)鋁離子，9 6 個(gè)氧離子。其 中每個(gè)釔離子各處于由8 個(gè)氧離子配位的十二面體的l 格位，1 6 個(gè)鋁離子各處于由 6 個(gè)氧離子配位的八面體的b 格位，另外2 4 個(gè)鋁離子各處于由4 個(gè)氧離子配位的四 面體的a 格位。八面體的鋁離子形成體心立方結(jié)構(gòu)，四面體的鋁離子和十二面體 的釔離子處于立方體的面等分線上，八面體和四面體都是變形的，其結(jié)構(gòu)模型見(jiàn) 目士學(xué)位論文第一章緒論 圖1 一l 捌。 j 譽(yù)一 r x 。屯j p 內(nèi)鱧鏈毒； + 罄孽鬣髫一 毯罐正棗 。遼蝴薩季e 圖l _ 2 釔鋁石榴石的晶體結(jié)構(gòu) 碩學(xué)位論文 第一章緒論 ，礅縛孵 睜議國(guó)卜漶 幽 圖卜3 石榴石的結(jié)構(gòu)可d 看作為十二面體，八面體和四面體的連接網(wǎng) 圖1 4 是y 2 0 3 - a 1 2 0 3 二元系統(tǒng)相圈。在y 2 0 3 - a 1 2 0 3 的二元體系中除了 y 3 a 1 5 0 1 2 之外，還存在y a i o 和y 4 a 1 2 0 9 兩種化合物。y a i o s ，簡(jiǎn)稱v h p ( y r a i u m a l u m i n u mp e r o v s k i t e ) ，屬斜方晶系；y 4 a 1 2 0 日, ，簡(jiǎn)稱y a m ( y m i 咖a l u m i n u m m o n o e l i n i e ) ，屬單斜晶系。 1 d 圈卜4y 2 0 3 a 1 2 q 二元系統(tǒng)相圈 112y a g 的基本性質(zhì)及其應(yīng)用 表1 - 2 為y a g 的基本物理化學(xué)性質(zhì)，表l 一3 為y a g 的熱學(xué)性質(zhì)ay a g 晶 體的化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，不溶于水，而易被強(qiáng)酸強(qiáng)堿腐蝕，在較高溫度下( 約 2 5 0 0 ) 可被磷酸溶液腐蝕，y a g 晶體的莫式硬度為8 8 5 ，具有非常好的機(jī)械性 能。 碩士學(xué)位論文 第一章緒論 表1 - 2y a g 的基本物理化學(xué)性質(zhì) 性質(zhì) 數(shù)值 分子式 分子量 晶體結(jié)構(gòu) 莫式硬度 折射率 熔點(diǎn) 密度 色澤 化學(xué)性質(zhì) y 3 a 1s 0 1 2 5 9 3 7 立方晶系，空間群i a 3 d ，a o = 1 2 0 0 8 n m 8 8 5 1 8 2 1 9 5 0 4 5 5 9 c m 3 無(wú)色 不溶于h 2 s 0 4 、h c l 、h n 0 3 、h f ； 溶于h 3 p 0 4 ， 2 5 0 。c ；p b o p b f 2 ， 5 5 0 。c 表卜3y a g 的熱學(xué)性質(zhì)2 1 y a g 無(wú)論是作為結(jié)構(gòu)材料還是作為功能材料，它都以其優(yōu)良的物理及光學(xué) 性能而被廣泛的應(yīng)用。由于y a g 的機(jī)械性能良好，抗光照性能強(qiáng)及本身的光學(xué) 特性而成為理想的激光基質(zhì)晶體。y a g 陶瓷具有蠕變小，高溫抗氧化，熱導(dǎo)率 低等優(yōu)點(diǎn)，可用于絕緣和耐火材料等領(lǐng)域。y a g 屬等軸晶系，不存在雙折射效 應(yīng)，可制成具有優(yōu)異光學(xué)性能的透明陶瓷，作為固體激光材料可以取代y a g 單 晶，具有重要的潛在應(yīng)用前景。摻雜其它離子( 主要是稀土元素離子和過(guò)渡金屬 離子) 的y a g 粉體可以作為超短余輝材料，用于陰極射線管屏幕、固體激光器和 顯示器等領(lǐng)域。 1 2 稀土離子的光學(xué)特性 激活離子作為發(fā)光中心占據(jù)基質(zhì)晶體一定的格位，使之有較好的能級(jí)差和躍 遷截面以及較長(zhǎng)的熒光壽命。因而，激光晶體的激光性能與晶體基質(zhì)和激活離子 的特性關(guān)系極大。目前己知的約3 2 0 種激光晶體中，約2 9 0 種是摻入稀土離子作 為激活離子的。 稀土元素的電子結(jié)構(gòu)都是n 殼層的4 f 支殼層沒(méi)有被電子填滿，而o 殼層的 5 s 、5 p 支殼層都是填滿的，因此，稀土材料表現(xiàn)出豐富的光譜特性。 4 碩士學(xué)位論文第一章緒論 由于稀土元素處于元素周期表的i i i b 族，按其電子結(jié)構(gòu)，稀土元素離子在 紫外與可見(jiàn)光區(qū)的吸收光譜屬于電子的甜軌道、f - d 軌道躍遷光譜。稀土離子的 全空、半充滿和全充滿4 f 電子層的+ 3 價(jià)稀土離子或靠近這些的+ 3 價(jià)稀土離子都 具有較穩(wěn)定的電子結(jié)構(gòu)，這些稀土離子表現(xiàn)出光譜吸收帶處于紫外光區(qū)，如： l a 3 + 、g d 3 + 和l u 3 + 。其他稀土離子的吸收帶在可見(jiàn)或近紅外區(qū)。稀土離子的熒光 光譜與吸收光譜一樣，也來(lái)自f - f 軌道、f d 軌道躍遷，s c 3 + 、y ”、l a 3 + 和l u 3 + 沒(méi)有f f 躍遷，故無(wú)熒光；c e 3 + 、p ，、n d ”、h 0 3 + 、e ，、t m 3 + 和y b 3 + 能產(chǎn)生熒 光；g d 3 + 的最低激發(fā)態(tài)能級(jí)較高，不易產(chǎn)生可見(jiàn)熒光。 1 3n d ：y a g 與c o ：y a g 概述 1 3 1n d ：y a g 的性質(zhì)及其應(yīng)用 固體激光工作物質(zhì)是由基質(zhì)材料和少量摻雜離子( 激活離子) 兩部分組成。工 作物質(zhì)的物理性能主要取決于基質(zhì)材料，而它的光譜特性主要由激活離子內(nèi)的能 級(jí)結(jié)構(gòu)所決定。激光工作物質(zhì)中的發(fā)光中心是激活離子，在這些離子的電子組態(tài) 中，未滿內(nèi)殼層的電子可以處于不同軌道運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，形成一系列的能級(jí)。激光工 作能級(jí)是這些離子的未滿內(nèi)殼層電子能級(jí)。 釹( n d 3 + ) 在三價(jià)稀土離子中被首先用于激光且應(yīng)用最廣。目前，至少有10 0 種不同的基質(zhì)材料用釹離子摻雜獲得受激發(fā)射，而且從釹激光器獲得的功率較 高，大于任何其它四能級(jí)材料。這是由于釹的這些躍遷終態(tài)與基態(tài)較遠(yuǎn)的緣故。 以y a g 單晶作為基質(zhì)材料，摻入適量的三價(jià)稀土離子n d ”，便構(gòu)成了摻釹 釔鋁石榴石晶體( n d ：y a g ) 。它的結(jié)晶點(diǎn)陣上y 3 + 、n d 3 + 和0 2 。按一定規(guī)律排列。 當(dāng)摻入作為激活劑的n d 2 0 3 后，則點(diǎn)陣上y ”部分被n d 3 + 代換，而形成淡紫色的 n d ：y a g 晶體。一般摻雜濃度用晶格上的n d 原子百分比表示約為1 ( 相當(dāng)于重 量百分比0 7 2 5 ，即在1 0 0 個(gè)釔離子中有一個(gè)被釹離子所取代。其化學(xué)式組成 y 2 9 7 n d o 0 3 a 1 5 0 1 2 ，按上述釹含量，釹離子密度n = 1 3 8 6 x1 0 2 0 e r a 。3 【3 1 。 當(dāng)以4 i l l 陀和4 1 1 3 2 作為激光下能級(jí)時(shí)，n d ：y a g 為四能級(jí)系統(tǒng)，若以4 1 9 2 作 為激光下能級(jí)時(shí)，則n d ：y a g 為- _ - f 斃級(jí)系統(tǒng)。圖1 5 為n d ：y a g 的簡(jiǎn)化能級(jí)圖。 5 碩士學(xué)位論文 第一章緒論 1 8 1 6 1 2 f ；1 0 毫 i 2 o z 翻 囫泵浦蕾 l 嗽 i 啪 飛埔 制船， ，7 輯 ， ， ， 氣蠊 ，一，一一一，一 l 眈 - 基卷晚緩k 1r n 4 躺b r i 1 1 4 2 2 嘲4 毗 蠢光躍遷 _ 6 咖a 尸 圖1 5n d ：y a g 的簡(jiǎn)化能級(jí)圖 n d ：y a g 激光器是目前最常用的一類(lèi)固體激光器，其摻量特別有利于激光的 產(chǎn)生。這主要是因?yàn)閥 a g 基質(zhì)硬度較高、光學(xué)質(zhì)量好、熱導(dǎo)率高，此外y a g 的立方結(jié)構(gòu)也有利于產(chǎn)生窄的熒光譜線，從而產(chǎn)生高增益、低閾值的激光作用。 在n d ：y a g 中，n d 3 + 替代了y 3 + ，因此不需要補(bǔ)償電荷。 n d ：y a g 除了非常優(yōu)越的光譜和激光特性外，其基質(zhì)材料的晶格引起非常有 吸引力的物理、化學(xué)和機(jī)械特性而倍受關(guān)注。表1 4 為n d ：y a g 的物理性能，表 1 5 為n d ：y a g 的熱性能。 6 撇獅獅嬲獅樅 仡 筋訊竹。 碩士學(xué)位論文第一章緒論 表1 - 4n d ：y a g 的物理性能【4 】 化學(xué)式 n d ：y a g 熔點(diǎn) 努醬硬度 密度 斷裂應(yīng)力 彈性模量 熱膨脹系散 j o o ! 方向 i i1 0 1 方向 1 9 7 0 1 2 1 5 4 s 6 # e a t ( t 3 - z 6 ) 1 0 ( 蜘2 3 xl 護(hù)塒 讓xt o * ”。0 - - 2 5 0 ( 2 7 7 xl o ”，1 0 - 2 5 0 1 2 正是由于n d ：y a g 單晶具有增益高5 ，6 1 、熱學(xué)特性和機(jī)械性能優(yōu)良的特點(diǎn)， 特別是其優(yōu)異的光學(xué)和激光性能而成為當(dāng)前最重要的固體激光材料。從科學(xué)研究 到工業(yè)生產(chǎn)，從軍用到民用，應(yīng)用范圍廣泛，主要應(yīng)用方面有：材料加工、激光 醫(yī)療、激光測(cè)距和目標(biāo)指示器等等。高平均功率固體激光器在材料加工、軍事、 醫(yī)學(xué)和科研上有更為迫切的需求。 1 3 2c e 3 + 的發(fā)光機(jī)理及熒光粉體c e ：y a g 的應(yīng)用 在鈰原子中有兩個(gè)4 f 電子，但c e 原子將失去三個(gè)電子，成為三價(jià)c e ，失 去的三個(gè)電子分別是最外層6 s 電子和一個(gè)4 f 電子。失去一個(gè)4 f 電子，這個(gè)4 f 電子有兩個(gè)能態(tài)，一個(gè)是2 f 7 忽( 量子數(shù)：s = 1 2 ，l = 3 ，j = 7 2 ) ，一個(gè)是2 f 6 陀( 量子 數(shù)：s = 1 2 ，l = l 3 ，j = 5 2 ) ，兩個(gè)能級(jí)的能量差為2 0 0 0 c m 一。當(dāng)電子從4 f 態(tài)被 激發(fā)到5 d 態(tài)后，由于5 d 態(tài)的壽命很短，一般只有幾個(gè)納秒，因此，很快電子就 會(huì)從5 d 躍遷回4 f 態(tài)，三價(jià)鈰不同于其他三價(jià)稀土離子( e u 3 + ，t b 3 1 ，三價(jià)飾離 子從5 d 到4 f 的躍遷是允許的電偶極躍遷，因此這個(gè)躍遷能夠發(fā)光。鈰離子的能 級(jí)圖如圖1 6 所示。 7 頓學(xué)位論文 第一章緒論 田卜6 諦禹子能緞囤 藍(lán)光激發(fā)黃色熒光粉是目前制各自光l e d 的主要技術(shù)，而熒光材料的選擇 主要有兩個(gè)必須滿足的條件，一個(gè)是熒光材料的激發(fā)光譜必須與所選擇的藍(lán)光 l e d 的發(fā)射光譜相匹配，這樣可以確保獲得更高的光轉(zhuǎn)換效率：另一個(gè)是熒光 材料的發(fā)射光譜與藍(lán)光l e d 的發(fā)射光譜能夠匹配成白光。 白光l e d 主要是利用波長(zhǎng)為4 6 0 n m 4 7 0 n m 的g a n 基藍(lán)光l e d 作為基礎(chǔ)光源， 利用其所發(fā)出的一部分藍(lán)光激發(fā)熒光粉，使熒光粉發(fā)出黃光，一部分透過(guò)熒光粉 發(fā)射出來(lái)，熒光粉發(fā)出的黃光與g b n 基藍(lán)光l e d 發(fā)出的透射光部分混合形成白光。 其結(jié)構(gòu)如圖卜7 所示首先將l e d 芯片放置在導(dǎo)線結(jié)構(gòu)中用金線焊接，然后在芯 片周?chē)可倭繜晒夥?，最后用環(huán)氧樹(shù)脂封接，樹(shù)脂既起到保護(hù)芯片的作用又起到 聚光棱鏡的作用。光最初從藍(lán)光l e d 芯片發(fā)出，入射到周?chē)臒晒夥蹖觾?nèi)，經(jīng)多 重散亂地反射、吸收，最后向外部發(fā)射出光。 i 正d 葚片夔先著置 l c 講)( a y g l e l l 功的t 色 y c 冀兜粉 土墁 t d 芯片 p 。y a c 黃光靖的黃色 粵蝗埔柑 圖卜7 光轉(zhuǎn)換白光l e d 的結(jié)構(gòu) 目前國(guó)際上通常采用波長(zhǎng)為4 6 0 n m 4 7 0 n m 的g a n 基藍(lán)光l e d 作為基礎(chǔ)光 源，這就要求熒光材料的激發(fā)光譜在4 6 0 n m 4 7 0 n m 。同時(shí)，從色坐標(biāo)圖中得出， 要想配成白光，熒光材料的發(fā)射光譜要在5 7 0 r i m 附近。c e 3 + 激活的稀土石榴石體 系固能較好的匹配藍(lán)光i n g a n 芯片具有發(fā)光效率高、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，是封 碩士學(xué)位論文第一章緒論 裝白光l e d 首選的黃色熒光材料。 1 4y a g 粉體的制備方法 相對(duì)于單晶，多晶y a g 陶瓷同樣具有優(yōu)異的物理化學(xué)性能，并且成本較低正 日漸成為替代y a g 單晶的材料。固體激光器對(duì)光學(xué)材料要求很?chē)?yán)格r 7 1 ，因此y a g 陶瓷必須是純晶相且高度透明。燒結(jié)是制備性能優(yōu)良的y a g 陶瓷的決定性因素。 采用粒度小的粉體可以使燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力劇增、增大反應(yīng)離子擴(kuò)散速度、縮短離子擴(kuò) 散路徑從而加速燒結(jié)過(guò)型引。因此，獲得高純、粒度可控、高分散性的y a g 納米 粉體就成為制備y a g 透明陶瓷的關(guān)鍵【9 】。 目前國(guó)內(nèi)外制備y a g 粉體的方法主要有固相反應(yīng)法及機(jī)械化學(xué)法、燃燒法、 溶膠一凝膠法、噴霧熱解法、水( 溶劑) 熱合成法和共沉淀法等。其中共沉淀法 與水( 溶劑) 熱法是兩種工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、易于控制的無(wú)機(jī)體系法。 1 4 1 固相反應(yīng)法及機(jī)械化學(xué)法 固相反應(yīng)法【1 0 - 1 2 1 是將高純a 1 2 0 3 、y 2 0 3 粉料按y a g 的化學(xué)計(jì)量比( 3 ：5 ) 配料、 混合、磨細(xì)，經(jīng)煅燒后再次研磨到一定的粒度獲得最終粉體。固相法具有工藝簡(jiǎn) 單、成本低、效率高的優(yōu)點(diǎn)，但是燒結(jié)溫度較高、局部組織不均勻且易含有雜質(zhì) 等缺點(diǎn)限制了其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。 機(jī)械化學(xué)法的實(shí)質(zhì)是將在常溫下不發(fā)生反應(yīng)的幾種超細(xì)粉體，通過(guò)外加的機(jī) 械作用力，使得粒子間發(fā)生化學(xué)作用，即將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，因而稱之為機(jī) 械化學(xué)效應(yīng)。機(jī)械化學(xué)技術(shù)是典型的固相法【”】。使用高頻或小振幅的振動(dòng)能夠 獲得高能球磨力，用于小批量的粉體的振動(dòng)磨是高能的，而且發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在 連續(xù)的嚴(yán)重的塑性形變中，粉末粒子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可連續(xù)的細(xì)化到納米級(jí)尺寸【1 4 1 。 機(jī)械化學(xué)法可用于有機(jī)一無(wú)機(jī)、有機(jī)一有機(jī)、無(wú)機(jī)一無(wú)機(jī)復(fù)合粒子的制備。該方 法工藝簡(jiǎn)單、效率高，能制備出用常規(guī)方法難以獲得的高熔點(diǎn)金屬與合金、金屬 間化合物、金屬陶瓷等納米粉體。研究表明，影響復(fù)合的因素很多，使用不同的 球磨機(jī)以及球磨強(qiáng)度、球料比、球磨溫度、球磨介質(zhì)等參數(shù)可以得到不同的產(chǎn)物。 因?yàn)榕鲎策^(guò)程使粉末產(chǎn)生形變，形成復(fù)合粉的同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致溫度升高；同時(shí)伴隨 產(chǎn)生空位、位錯(cuò)、晶界及成分的濃度梯度，進(jìn)一步發(fā)生了溶質(zhì)的快速輸運(yùn)和再分 散，為形成新相創(chuàng)造條件。此法制備陶瓷前驅(qū)粉體具有處理時(shí)間短，反應(yīng)過(guò)程易 控制，可連接批量生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)，但是也容易造成無(wú)機(jī)粒子的晶型破壞，在制備過(guò) 程中易引入雜質(zhì)，粉末純度不高等缺點(diǎn)。 聞雷等人以y ( n 0 3 ) 3 和n h 3 h 2 0 為原料，并在y ( n 0 3 ) 3 溶液中添加少量 9 碩士學(xué)位論文第一章緒論 ( n h 4 ) 2 s 0 4 ，采用沉淀法制備出化學(xué)組成為y 2 ( o h ) 5 ( n 0 3 ) n h 2 0 的先驅(qū)沉淀物，先 驅(qū)沉淀物在1 1 0 0 c 下煅燒4 h ，得到了平均粒徑為6 0 n m 的氧化釔原料粉體，將y 2 0 3 粉體與a 1 2 0 3 及n d 2 0 3 超細(xì)粉球磨混合后，采用固相反應(yīng)工藝，經(jīng)1 7 0 0 。c 真空燒 結(jié)5 h ，制備出透明的n d ：y a g 陶瓷【15 1 。 1 4 2 燃燒法 燃燒法利用有機(jī)燃料和金屬鹽溶液之間的放熱反應(yīng)，其釋放出大量的熱能可 使反應(yīng)體系很快升溫到1 6 0 0 以上，由于升溫迅速，不同于傳統(tǒng)的固相反應(yīng)， 可能不經(jīng)過(guò)y a m 及y a p 中間相，直接生成y a g 相【1 6 1 。既節(jié)能又省時(shí)，更重要 的是反應(yīng)物在合成過(guò)程中處于高度均勻分散狀態(tài)，反應(yīng)時(shí)原子只需短程擴(kuò)散即可 進(jìn)入晶格位點(diǎn)，加之反應(yīng)速度快，前驅(qū)物的形成和氧化物的分解溫度又很低，因 此，使得產(chǎn)物的粒度小、粒徑分布均勻【1 7 】。影響反應(yīng)的因素包括燃料類(lèi)型、燃 料與金屬鹽的摩爾比以及燃燒的溫度等。燃燒過(guò)程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)包括：溶液 的燃燒和溶液的分解。 張華山等人以n d 2 0 3 、y 2 0 3 、a i ( n 0 3 ) y 9 h 2 0 、氨水和檸檬酸為原材料，采 用低溫燃燒法合成出分散均勻、團(tuán)聚輕的摻釹釔鋁石榴石( n d ：y a g ) 納米粉末， 該方法有效地解決了固相合成的高反應(yīng)溫度以及化學(xué)沉淀法的顆粒團(tuán)聚問(wèn)題。其 研究結(jié)果表明：y a g 晶相的形成溫度為8 5 0 ，在煅燒過(guò)程中出現(xiàn)y a p 中間相， 并于1 0 5 0 。c 完全轉(zhuǎn)化為y a g 晶相【l 引。 1 4 3 溶膠一凝膠法 溶膠凝膠法是制備納米粒子的一種濕化學(xué)法【1 9 2 2 】?；驹硎牵阂砸子谒?解的金屬結(jié)合物( 無(wú)機(jī)鹽或金屬醇鹽) 為原料使之在某種溶劑中與水發(fā)生反應(yīng)，經(jīng) 水解與縮聚過(guò)程逐漸凝膠化，再經(jīng)煅燒和干燥到所需氧化物納米粉末。此外，溶 膠一凝膠法也是制備薄膜和涂層的有效方法。從溶膠到凝膠再到粉末，組分的均 勻性和分散性基本上得以保留，加之煅燒溫度低，因此，所得粉末的粒度一般為 幾十個(gè)納米。與固相法合成相比，溶膠一凝膠法降低了合成溫度，在7 0 0 1 0 0 0 即可得到y(tǒng) a g 粉體顆粒，說(shuō)明溶膠一凝膠法合成的前驅(qū)體化學(xué)均勻性較高； 但是溶膠一凝膠法所用的有機(jī)原料成本高，反應(yīng)過(guò)程不易控制，且制備的y a g 前驅(qū)體凝膠洗滌困難，干燥時(shí)易形成二次顆粒，前驅(qū)體在熱處理時(shí)會(huì)引起粉體顆 粒的硬團(tuán)聚。 1 0 碩上學(xué)位論文 第一章緒論 楊雋等人采用以硝酸鹽為原料、檸檬酸為絡(luò)合劑的溶膠凝膠法，合成了 y a g ：c e 3 + 納米熒光粉，最低合成溫度為1 0 0 0 ( 2 。隨燒結(jié)溫度的升高，樣品結(jié)晶 程度越來(lái)越好，并且顆粒尺寸隨溫度的升高而增大【2 3 】。 1 4 4 噴霧熱解法 噴霧熱解法【2 4 , 2 5 】是近年來(lái)新興的合成無(wú)機(jī)功能材料的方法，使用這種方法制 備的發(fā)光材料一般具有均勻的球形形貌，粒子的粒度分布窄等特點(diǎn)。 噴霧熱解法所用的裝置主要包括霧化器、壓力噴嘴、石英管和加熱爐等。 采用噴霧熱解法制備材料的過(guò)程為 2 6 1 ：先以水、乙醇或其他溶劑將反應(yīng)原 料配成溶液，再通過(guò)噴霧裝置將反應(yīng)液霧化并導(dǎo)入反應(yīng)器中，在那里將前驅(qū)體溶 液的霧流干燥，反應(yīng)物發(fā)生熱分解或燃燒等化學(xué)反應(yīng)，從而得到與初始反應(yīng)物完 全不同的具有全新化學(xué)組成的超微粒產(chǎn)物。噴霧熱解過(guò)程一般分為兩個(gè)階段：第 一個(gè)階段是從液滴表面進(jìn)行蒸發(fā)，類(lèi)似于直接加熱蒸發(fā)。隨著溶劑的蒸發(fā)，溶質(zhì) 出現(xiàn)過(guò)飽和狀態(tài)，從而在液滴底部析出細(xì)微的固相，再逐漸擴(kuò)展到液滴的四周， 最后覆蓋液滴的整個(gè)表面，形成一層固相殼層：液滴干燥的第二個(gè)階段比較復(fù)雜， 包括形成氣孔、斷裂、膨脹、皺縮和晶?！鞍l(fā)毛生長(zhǎng)。 戚發(fā)鑫等人用y 2 0 3 ，c e f n 0 3 ) 3 6 h 2 0 等原料，采用噴霧熱解法制備了無(wú)團(tuán) 聚的球形y a g ：c e 3 + 熒光粉。通過(guò)比較噴霧熱解法與固相煅燒法所制備的熒光粉， 表明噴霧熱解法制備的熒光粉具有發(fā)光強(qiáng)度高、形貌好、粒徑分布窄等優(yōu)點(diǎn)【2 7 】。 圖1 8 為噴霧熱解示意圖。 圖1 - 8 噴霧熱解裝置示意圖 碩士學(xué)位論文 第一章緒論 1 4 5 水( 溶劑) 熱合成法 水( 溶劑) 熱合成是指在高溫、高壓下，在原料以水( 溶劑) 作為反應(yīng)介質(zhì)的體 系中進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)，從而合成新物質(zhì)的方法。 水( 溶劑) 熱條件能加速離子反應(yīng)和促進(jìn)分解反應(yīng)。此法既可制備單組分微小 晶體，又可制備多組分的特殊化合物粉末，由于克服了某些高溫制備不可克服的 晶形轉(zhuǎn)變、分解、揮發(fā)等，其粉末可達(dá)納米級(jí)，具有純度高、分散性好、分布窄、 無(wú)團(tuán)聚等優(yōu)點(diǎn)。該方法的最大優(yōu)點(diǎn)是由于避開(kāi)了前驅(qū)體的煅燒過(guò)程，因而粉末中 不含硬團(tuán)聚，故所得粉末的燒結(jié)性較好。 水( 溶劑) 熱合成技術(shù)特別是在一些骨架結(jié)構(gòu)材料、三維結(jié)構(gòu)磷酸鹽型分子 篩、二維層狀化合物、一維鏈狀結(jié)構(gòu)等人工材料的合成方面取得了巨大的成功。 在此基礎(chǔ)上又發(fā)展出溶劑熱合成低維納米材料的新技術(shù)【2 8 】。它是近年來(lái)無(wú)機(jī)化 學(xué)與材料化學(xué)領(lǐng)域中涌現(xiàn)出來(lái)的非常有發(fā)展前景的合成方法之一，對(duì)探索合成新 材料具有重要意義【2 9 1 。 張旭東等人【3 0 1 利用y ( n 0 3 ) 3 和a i ( n 0 3 ) 3 為起始原料制備前驅(qū)體，用乙醇作 溶劑，2 8 0 保溫4 h 合成了球形y a g 晶粒。在溶劑熱反應(yīng)過(guò)程中，溶劑中反應(yīng) 前驅(qū)物通過(guò)溶解、脫水、析晶及生長(zhǎng)的過(guò)程直接形成y a g 晶粒，無(wú)中間相形成， 晶粒平均尺寸約為8 0 n m ，基本無(wú)團(tuán)聚。 1 4 6 共沉淀法 共沉淀法是沉淀法的其中一種，是在含有兩種或兩種以上的金屬離子的混合 溶液中加入沉淀劑，發(fā)生沉淀反應(yīng)生成組成均勻的前驅(qū)體沉淀，干燥后鍛燒前驅(qū) 體沉淀后得到高純的超細(xì)粉體材料【3 1 1 。影響反應(yīng)的因素包括沉淀的種類(lèi)、反應(yīng) 物的濃度、反應(yīng)溫度、p h 值的大小及反應(yīng)物加到溶液中的順序等。 共沉淀法合成y a g 的焙燒溫度控制在9 0 0 1 0 0 0 左右即可得到純相的 y a g ，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于固相法；而且與溶膠一凝膠法相比共沉淀法所生成的沉淀體，可 以通過(guò)水洗和醇洗去除多余的雜質(zhì)離子，易于干燥，縮短了前驅(qū)體的制備時(shí)間； 并且，共沉淀法合成的y a g 粉體材料的燒結(jié)活性也比其他方法理想。共沉淀法 合成粉體存在的少量團(tuán)聚和粉體顆粒的分布的缺點(diǎn)可以通過(guò)選擇合適的沉淀劑 及表面活性劑實(shí)現(xiàn)對(duì)粉體分散性及形貌的控制。 沉淀法可在分子水平上進(jìn)行物質(zhì)控制，化學(xué)均勻性好，是目前常用的制備納 米粉體的方法。 王宏志和高濂以a i ( n 0 3 ) 3 9 h 2 0 和y ( n 0 3 ) 3 等原料采用共沉淀方法，在9 0 0 煅燒，獲得了粒度為2 0 3 0 n m ，比表面積為6 8 m 2 g 的純相的y a g 粉體【3 2 】。 1 2 碩士學(xué)位論文第一章緒論 本論文在綜合比較各種制備方法和針對(duì)實(shí)驗(yàn)室具備的試驗(yàn)條件的基礎(chǔ)上，選 擇了共沉淀法和水熱法作為粉體的制備方法。 1 5 選題依據(jù) y a g 無(wú)論是作為結(jié)構(gòu)材料還是作為功能材料，它都以其優(yōu)良的物理光學(xué)性 能而被廣泛的應(yīng)用，由于y a g 的機(jī)械性能良好，抗光照性能強(qiáng)及本身的光學(xué)特 性而成為理想的激光基質(zhì)晶體。但單晶的摻雜濃度低，生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，成本高，難 以生長(zhǎng)大尺寸晶體限制了y a g 晶體的應(yīng)用范圍和性能發(fā)揮。近年來(lái)，隨著粉體 制備技術(shù)和燒結(jié)技術(shù)的發(fā)展，y a g 陶瓷材料逐漸成為研究的熱點(diǎn)，由于其具有 蠕變小，高溫抗氧化，熱導(dǎo)率低等優(yōu)點(diǎn)，因此可用于絕緣和耐火材料等領(lǐng)域；又 由于其屬于等軸晶系，不存在雙折射效應(yīng)，可制成具有優(yōu)異光學(xué)性能的透明陶瓷， 作為固體激光基質(zhì)材料可以取代y a g 單晶，具有重要的潛在應(yīng)用前景。研究流 程相對(duì)簡(jiǎn)單且制備的粉體能達(dá)到優(yōu)良效果的制備方法由此顯得頗具意義。 激光材料是激光技術(shù)發(fā)展的核心和基礎(chǔ)，具有里程碑的意義和作用?！耙淮?材料，一代器件”：二十世紀(jì)六十年代第一臺(tái)紅寶石晶體激光器問(wèn)世，激光誕生； 七十年代摻釹釔鋁石榴石制備成功，固體激光開(kāi)始大力發(fā)展；激光材料經(jīng)歷了六 十年代的起步，七十年代的探索，八十年代的發(fā)展，九十年代的飛躍等過(guò)程。進(jìn) 入新世紀(jì)，上世紀(jì)6 0 年代初出現(xiàn)的激光和激光科學(xué)技術(shù)，正以其強(qiáng)大的生命力 推動(dòng)著光電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，激光材料也在單晶、玻璃、光纖、陶瓷等四方 面全方位迅猛展開(kāi)，是受到各國(guó)政府、科學(xué)界乃至企業(yè)界高度重視的領(lǐng)域【3 3 1 。 隨著光電產(chǎn)業(yè)的興起，l d 抽運(yùn)的固體激光器越來(lái)越趨于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化、小型化、 高效化，n d ：y a g 單晶因其增益高、熱特性和機(jī)械特性良好，對(duì)y a g 的需求量 在不斷的增加，而y a g 生產(chǎn)工藝的復(fù)雜性使其造價(jià)十分昂貴，生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，摻 雜濃度低且摻雜不均勻等因素使它的應(yīng)用受到一定的限制。因而研究如何采用更 經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)工藝具有重要意義。 二十世紀(jì)九十年代以來(lái)，高效、低能耗的l e d 成為一種非常有前景的無(wú)污 染的綠色固體普通照明光源引起各國(guó)科研機(jī)構(gòu)的高度重視，我國(guó)也將此列入 “8 6 3 計(jì)劃資助項(xiàng)目。白光l e d 的制作方法通常是用高效i n g a n g a n 基藍(lán)色 l e d 發(fā)出藍(lán)光激發(fā)y a g ：c e 3 + 稀土熒光粉，y a g 被激發(fā)而發(fā)出黃光與剩余藍(lán)光混 合形成白光。熒光粉的合成方法將直接影響熒光粉的發(fā)光特性，目前工業(yè)上一般 采用高溫固相反應(yīng)法生產(chǎn)y a g 熒光粉。而高溫固相反應(yīng)法由于灼燒溫度高、灼 燒時(shí)間長(zhǎng)、產(chǎn)物粒徑較大，很難制得均一粒度分布的粉體，并且在研磨過(guò)程中容 易引入雜質(zhì)且晶形破壞使得發(fā)光亮度減小。因此研究一種更合適的制備方法具有 很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。 碩士學(xué)位論文第一章緒論 1 6 本論文的主要研究?jī)?nèi)容 1 采用共沉淀方法，考察沉淀劑、滴加方式、反應(yīng)溶液p h 、分散劑、共沉淀溫 度和煅燒溫度和時(shí)間等因素對(duì)制備粉體的影響，研究合適的制備條件； 2 探討y a g 生成過(guò)程的物相變化及煅燒過(guò)程中粉體比表面積的變化； 3 參照制備y a g 粉體的條件制備n d ：y a g 和c e ：y a g 粉體，并檢測(cè)分析其熒光性 質(zhì)； 4 探索水( 醇) 熱法制備y a g 的合適條件。 1 4 碩士學(xué)位論文第二章共沉淀法制各y a g 納米粉體及表征與分析 第二章共沉淀法制備y a g 納米粉體及表征與分析 本章主要介紹了采用共沉淀法制各y a g 粉體的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，對(duì)合成機(jī)理進(jìn)行 了探討，考察了不同的制備因素的影響，并對(duì)合成產(chǎn)物進(jìn)行了相關(guān)的表征和分析。 2 1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程 2 1 1 化學(xué)試劑 實(shí)驗(yàn)所用化學(xué)試劑如表2 1 所示。 表2 - i 實(shí)驗(yàn)所用化學(xué)試劑 2 1 2 實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)所用主要儀器如表2 - 2 所示。 表2 - 2 實(shí)驗(yàn)所用主要儀器 1 5 碩士學(xué)位論文 第二章共沉淀法制備y a g 納米粉體及表征與分析 2 1 3 粉體制備 將y 2 0 3 溶解于h n 0 3 中，a 1 2 ( s 0 4 ) 3 18 h 2 0 溶解于去離子水中，根據(jù)y a g 理論 組成將上述溶液按3 y ”：5 a 1 3 + 比例混合，然后將混合溶液勻速滴加到沉淀劑溶 液中，勻速攪拌反應(yīng)溶液，同步滴加n h 3 h 2 0 控制反應(yīng)溶液的p h 值，滴加完畢， 繼續(xù)攪拌，靜置陳化，抽濾，洗滌，至不再有s 0 4 2 。檢出，將沉淀于1 2 0 烘箱中 干燥得到前驅(qū)體，研磨過(guò)篩，將得到的前驅(qū)體煅燒研磨獲得粉體。 具體的實(shí)驗(yàn)流程如圖2 1 所示： 前墅佳 1 r i煅燒 i 圖2 - 1y a g 粉體制備實(shí)驗(yàn)流程圖 1 6 碩士學(xué)位論文第二章共沉淀法制各y a g 納米粉體及表征與分析 2 1 4 表征分析方法 本論文采用了如下的檢測(cè)方法對(duì)樣品進(jìn)行表征與檢測(cè)： 1 紅外光譜分析( i r ) 當(dāng)紅外光照射樣品時(shí)，分子振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)生能級(jí)躍遷所需的能量與輻射光子 的能量相等，就會(huì)吸收紅