超声雾化共沉淀法制备纳米YAG粉体

论文摘要

钇铝石榴石（Y3Al5O12，YAG）具有优良的性能，适合制成连续或者重频器件应用在激光发光领域。最新的研究成果发现：与单晶相比，多晶透明YAG陶瓷可实现大尺寸、低成本、高浓度离子掺杂以及高功率能量转换，因而成为高性能固体激光器介质材料的重要发展方向。高性能YAG粉体是制备高致密度、高透明性YAG多晶陶瓷的关键，因而也成为近期的研究热点之一。本论文综述了YAG粉体的制备现状，采用超声雾化技术首先将钇铝混合液雾化形成微滴，再进入到反应容器与沉淀剂发生反应，制备YAG前驱体。论文对该新工艺的超声雾化器、煅烧温度、保温时间、混合液浓度、雾化微滴反应路径等影响YAG粉体性能的不同因素进行了系统的探究，确定YAG粉体制备流程与工艺。在不同的温度下煅烧，并用TG-DSC、XRD、SEM等测试方法进行性能表征。结果表明，采用超声雾化共沉淀法可以制备出颗粒细小均匀，尺寸分布窄，转相温度低的YAG粉体。以氨气为沉淀剂，采用顶喷雾化的条件下，制得的前驱体在1000℃下煅烧保温3h可完全转相成为YAG相没有杂相，颗粒细小，平均颗粒尺寸为50nm左右；以碳酸氢铵为沉淀剂，功率为300W超声振荡器雾化混合液制备的YAG颗粒平均尺寸为3040nm左右，分散更加均匀。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 钇铝石榴石概述
• 1.2.1 YAG 结构与组成
• 1.2.2 YAG 二元相图
• 1.2.3 YAG 基本性能
• 1.3 钇铝石榴石主要应用
• 1.3.1 YAG 激光介质材料
• 1.3.2 YAG 荧光基质材料
• 1.3.3 YAG 高温结构材料
• 1.4 纳米钇铝石榴石粉体主要制备方法
• 1.4.1 固相反应法
• 1.4.2 共沉淀法
• 1.4.3 均相沉淀法
• 1.4.4 溶胶－凝胶法
• 1.4.5 溶剂（水）热合成法
• 1.4.6 喷雾热解法
• 1.5 雾化法制备纳米粉体与微反应器原理
• 1.6 选题背景及意义
• 1.7 本文主要研究工作
• 1.7.1 纳米 YAG 粉体的制备
• 1.7.2 纳米 YAG 粉体的性能表征
• 1.7.3 纳米 YAG 粉体制备反应装置及原理探究
• 第2章 实验部分
• 2.1 实验原料
• 2.2 实验仪器与设备
• 2.3 样品的制备方法与步骤
• 2.3.1 超声雾化共沉淀实验——氨水沉淀剂
• 2.3.2 超声雾化共沉淀实验——氨气沉淀剂
• 2.3.3 超声雾化共沉淀实验——碳酸氢铵沉淀剂
• 2.4 样品表征
• 2.4.1 综合热分析
• 2.4.2 晶相分析
• 2.4.3 形貌分析
• 第3章 氨水超声雾化共沉淀制备纳米 YAG 粉体
• 3.1 氨水超声雾化共沉淀制备纳米 YAG 粉体
• 3.1.1 YAG 粉体晶相分析
• 3.1.2 YAG 粉体 SEM 形貌分析
• 3.2 反应机理探讨
• 3.3 本章小结
• 第4章 氨气法超声雾化共沉淀制备纳米 YAG 粉体
• 4.1 氨气法超声雾化共沉淀法 YAG 粉体的制备与表征
• 4.1.1 前驱体加热过程中综合热分析 TG-DSC
• 4.1.2 YAG 粉体晶相分析
• 4.1.3 YAG 粉体 SEM 形貌分析
• 4.2 反应机理探讨
• 4.3 超声雾化工艺参数对制备纳米 YAG 粉体的影响
• 4.3.1 煅烧温度与保温时间对纳米 YAG 粉体转相的影响
• 4.3.2 混合液浓度对制备纳米 YAG 粉体的影响
• 4.3.3 雾滴反应路径对制备纳米 YAG 粉体的影响
• 4.4 本章小结
• 第5章 碳酸氢铵法超声雾化共沉淀制备纳米 YAG 粉体
• 5.1 碳酸氢铵法超声雾化共沉淀 YAG 粉体的制备与表征
• 5.1.1 前驱体加热过程中综合热分析 TG-DSC
• 5.1.2 YAG 粉体 XRD 晶相分析
• 5.1.3 YAG 粉体 SEM 形貌分析
• 5.2 反应机理探讨
• 5.3 不同超声雾化装置对制备纳米 YAG 粉体的影响
• 5.4 本章小结
• 第6章 总结
• 6.1 主要结论
• 6.2 主要创新点
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果