氯盐共沉淀法制备钇铝石榴石(YAG)纳米粉体和透明陶瓷的研究  

Preparation of YAG Nanopowder and Transparent Ceramics with Chloride Salt Co-precipitation Method

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作  者:陶奕行 覃显鹏 周国红 胡松 王正娟[1] TAO Yihang;QIN Xianpeng;ZHOU Guohong;HU Song;WANG Zhengjuan(The State Key Lab of High Performance Ceramics and Superfine Microstructure,Shanghai Institute of Ceramics,Chinese Academy of Sciences,Shanghai 200050,China;Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering,University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China)

机构地区:[1]中国科学院、上海硅酸盐研究所、高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室,上海200050 [2]中国科学院大学材料科学与光电研究中心,北京100049

出  处:《陶瓷学报》2024年第4期767-774,共8页Journal of Ceramics

基  金:国家自然科学基金(52372072)。

摘  要:以商业氯化铝和氯化钇为原料,采用共沉淀法合成了YAG纳米粉体。通过高温真空烧结制备了YAG透明陶瓷。采用热重—差热(TG-DTA)、傅立叶红外(FT-IR)、X射线衍射(XRD)等手段研究了氯盐浓度、分散剂PEG-6000浓度对粉体物相、粒径、晶粒尺寸的影响和变化规律。结果表明:以0.25 mol·L^(-1)的AlCl_(3)·6H_(2)O、0.15 mol·L^(-1)的YCl_(3)·6H_(2)O的混合溶液为反应初始溶液,以1.0 mol·L^(-1)的NH_(4)HCO_(3)为沉淀剂,以20 g·L^(-1)的PEG-6000为分散剂,采用反滴法制备的前驱体经过1100℃保温6 h煅烧得到的YAG粉体的性能最优,粉体平均粒径为66.0 nm,且粉体呈现出较好的分散状态;以该YAG纳米粉体制备的陶瓷(厚1 mm)双面抛光后的直线透过率最高为45.0%@400 nm及52.8%@1100 nm,与理论透过率有一定的差距;显微结构观察发现晶界气孔较多,影响了光线的直线传输导致了透过率不高,在今后的工作中还需要对制备工艺进行优化。Using commercial aluminum chloride and yttrium chloride as raw materials,YAG nanopowder was synthesized by using the co-precipitation method.YAG transparent ceramics were prepared through high-temperature vacuum sintering from the nanopowder.Thermogravimetry-differential thermal analysis(TG-DTA),Fourier transform infrared(FT-IR),X-ray diffraction(XRD)and other methods were used to study the effects and rules of chlorine salt concentration and dispersant PEG-6000 concentration on phase formation,particle size,and crystal grain size.With mixed solution of 0.25 mol·L^(-1)AlCl_(3)·6H_(2)O and 0.15 mol·L^(-1)YCl_(3)·6H_(2)O as the reactant,1.0 mol·L^(-1)NH_(4)HCO_(3)as the precipitant,and 20 g·L^(-1)PEG-6000 as the dispersant,the YAG powder obtained by calcining the precursor at 1100℃for 6 h using the reverse titration coprecipitation method has optimal performance,with an average particle size of 66 nm.The resultant YAG ceramics had linear transmittances of 45.0%@400 nm and 52.8%@1100 nm(1 mm thickness),which need to be further optimized.

关 键 词:透明陶瓷 钇铝石榴石 共沉淀法 氯盐 

分 类 号:TQ174.75[化学工程—陶瓷工业]

 

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