掺钕钆镓石榴石(Nd～（3+）：Gd3Ga5O12)纳米粉体的研究

论文摘要

为了制备出透明的Nd3+：Gd3Ga5O12（GGG）激光透明陶瓷，工作中以制得较均匀、粒度小、分散性好的合适制备Nd3+：GGG透明陶瓷前期原料为目标，采用了溶胶-凝胶法与液相共沉淀法制备粉体。 采用溶胶-凝胶法合成了Nd：GGG激光陶瓷的多晶前驱粉体。利用XRD、SEM、荧光光谱分析对Nd：GGG纳米粉体进行了分析。实验发现，稳定溶胶-凝胶的形成受络合剂、溶液pH值、反应温度和凝胶干燥过程的影响；XRD分析结果表明：样品属于立方晶体结构，其空间群为Ia3d，其晶格常数为：A=12.37（?），且随着温度的升高，粉体粒径逐渐长大；SEM观察发现，获得了单分散、形状规则类似球形的Nd：GGG纳米粉。烧结1000℃，12小时得到了GGG纯相；从荧光光谱可以看出荧光发射的最强峰位于1062.7nm处，是Nd3+的4F3／2→4I11／2能级跃迁导致的荧光发射。而采用碳酸盐共沉淀法所制备的合成GGG粉料的测试结果显示：形成GGG纯相烧结条件为1100℃，15小时。 另外，我们还在工作中进行了铒掺杂GGG的研究工作。其XRD，SEM分析的结果和采用这两种方法合成的Nd：GGG激光陶瓷的多晶前驱粉体的分析结果相似。而对合成的Er：GGG多晶粉体进行的荧光光谱分析可看出，荧光发射的最强峰位于1533nm处，是Er3+的4I13／2→4I15／2的能级跃迁导致的荧光发射。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 透明陶瓷和普通陶瓷的区别
• 1.2 激光陶瓷材料的研究现状
• 1.3 溶胶-凝胶法制备纳米材料的研究概况
• 1.4 本文研究目的及内容
• 第二章 纳米技术与纳米材料
• 2.1 纳米材料定义
• 2.2 纳米材料的性质
• 2.3 纳米材料所引出的几个问题
• 2.4 纳米材料的制备方法
• 2.5 液相法制备高纯度纳米粉料
• 2.5.1 共沉淀法及其原理介绍
• 2.5.2 溶胶-凝胶法
• 2.6 纳米粉末技术的展望
• 第三章 固体激光器及其原理
• 3.1 固体激光器
• 3.1.1 激光器的构造
• 3.1.2 激光产生的机理
• 3.2 固体激光器对工作物质的要求
• 3GA₅O_L2)的晶体结构特点'>3.3 钆镓石榴石(GD₃GA₅O_L2)的晶体结构特点
• 第四章 溶胶-凝胶法制备ND：GGG纳米粉体的实验
• 4.1 SOL-GEL法制备ND：GGG的原料选择
• 4.1.1 实验试剂
• 4.1.2 主要实验仪器及设备
• 4.2 工艺过程
• 4.2.1 实验流程图
• 4.2.2 实验
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 溶胶-凝胶转变
• 4.3.2 影响凝胶过程的主要因素
• 4.3.3 XRD分析
• 4.3.4 荧光光谱分析
• 4.3.5 扫描电镜分析
• 第五章 ER：GGG的纳米粉体的实验
• 5.1 SOL-GEL法制备ER：GGG的原料选择
• 5.1.1 实验试剂
• 5.1.2 主要实验仪器及设备
• 5.2 工艺过程
• 5.2.1 实验流程图
• 5.2.2 实验
• 5.3 结果与讨论
• 3Ga₅O₁₂晶相的形成'>5.3.1 Gd₃Ga₅O₁₂晶相的形成
• 5.3.2 荧光光谱分析
• 5.3.3 扫描电镜分析
• 第六章 液相共沉淀法合成ND：GGG,ER：GGG的实验
• 6.1 碳酸盐共沉淀法理论分析
• 6.2 实验
• 6.3 实验结果分析
• 6.3.1 扫描电镜分析
• 6.3.2 XRD分析
• 6.3.3 荧光光谱分析
• 6.3.4 影响液相法合成GGG多晶料的因素
• 6.3.5 共沉淀法和溶胶-凝胶法的异同比较
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录