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文檔簡介
1、釔鋁石榴石(Y3Al5O12,YAG)和四硼酸鋁釔(YAl3(BO3)4,YAB)均具有優(yōu)異的力學(xué)、熱學(xué)和光學(xué)性能,作為發(fā)光粉基質(zhì)材料和激光基質(zhì)材料具有廣闊的應(yīng)用前景。本論文分別對(duì)稀土離子摻雜的YAB和YAG材料進(jìn)行了系統(tǒng)地研究,討論了粉體的制備工藝、結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系,取得的結(jié)果如下: 1、采用固相反應(yīng)法成功地合成了Nd:YAB粉體。系統(tǒng)地研究了組成、焙燒溫度、Nd3+摻雜濃度等主要影響因素與合成粉料性能之間的關(guān)系。結(jié)果表明
2、,以Al2O3、 Y2O3、Nd2O3和過量40mol%的H38O3為原料,在1200℃保溫3h的條件下可合成Nd:YAB六方單相粉體,其平均顆粒尺寸約為2μm。隨著Nd3+摻雜離子濃度的增大,Nd:YAB晶格常數(shù)變大。當(dāng)Nd3+的摻雜量大于80%時(shí),所合成的粉體變成NdAl3(BO3)4(NAB)單斜晶系。 2、采用硝酸鹽熱分解法,以Al2O3、 Y2O3、Nd2O3和H38O3(過量20mol%)為原料合成Nd:YAB粉體。
3、XRD結(jié)果表明:在1100℃保溫2h時(shí)可合成單相的Nd:YAB粉體,反應(yīng)合成時(shí)首先形成中間相Al4B2O9、YBO3和Y3Al5O12,最后形成單一的YAB相。 3、采用溶膠-凝膠燃燒法,以檸檬酸為絡(luò)合劑在1000℃的低溫下合成單相的Nd:YAB粉體,并對(duì)其凝膠化工藝和反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了研究。發(fā)現(xiàn)硝酸鹽和檸檬酸的配比對(duì)合成過程中的相變化以及所合成粉體的粒度和形貌有較大的影響,當(dāng)二者的比值為1:1.5時(shí),1100℃所合成Nd:YAB粉
4、體的粒度為800nm左右,且分散性較好。檸檬酸含量偏低或過高都會(huì)導(dǎo)致粉體顆粒團(tuán)聚嚴(yán)重。 4、采用溶膠-凝膠燃燒法成功地合成了顆粒尺寸比較均勻,分散性較好的單相YAB:RE3+(RE=Eu,Tb)熒光粉,并對(duì)其在紫外(ultraviolet,UV)和真空紫外(vacuum ultraviolet,VUV)激發(fā)下的發(fā)光性質(zhì)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,YAB:RE3+(RE=Eu,Tb)熒光粉在UV和VUV下都有較大的吸收。在紫外激發(fā)下,Y
5、AB:Eu3+和YAB:Tb3+分別發(fā)出紅光和綠光,分別對(duì)應(yīng)于Eu3+離子的5Dn→7F2躍遷發(fā)射和Tb3+的5D4→7F5躍遷發(fā)射,并且隨著Eu3+離子(或Tb3+)摻雜量的增大和焙燒溫度的升高,樣品的發(fā)光強(qiáng)度先增大后減小。比較固相反應(yīng)法、硝酸鹽熱分解法和溶膠-凝膠燃燒法三種不同合成方法所合成的YAB:Eu3+熒光粉的發(fā)光性質(zhì),發(fā)現(xiàn)三種方法合成的熒光粉光譜性質(zhì)基本一致,但溶膠-凝膠燃燒法所合成的熒光粉的顆粒形貌最好且發(fā)光效率最高。此外
6、,在YAB:RE3+(RE=Eu,Tb)中摻入適量的Gd3+離子后,由于在YAB:Eu3+和YAB:Tb3+中分別發(fā)生了Gd3+→Eu3+和Gd3+→Tb3+的能量傳遞,其發(fā)光強(qiáng)度明顯增大。 5、采用溶膠-凝膠燃燒法可在900℃的低溫下合成較純的單相Nd:YAG粉體,在合成過程中無中間相的生成。增加焙燒溫度至1000℃時(shí)所合成的Nd:YAG粉體為類球形納米顆粒,其平均粒徑約為60nm,而且分散性較好。 利用上述粉體制備了
7、Nd:YAG透明陶瓷,并研究了燒結(jié)工藝對(duì)其致密化和顯微結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明:Nd:YAG陶瓷的相對(duì)密度隨著溫度的升高而明顯增大,當(dāng)燒結(jié)溫度升高到1700℃時(shí),陶瓷樣品的相對(duì)密度為99.5%。而且燒結(jié)過程中添加劑正硅酸乙酯(TEOS)對(duì)燒結(jié)體的致密化有較大的影響。研究表明,當(dāng)TEOS摻雜量為0.3wt%時(shí)致密度最佳,此時(shí)既不在晶界上形成第二相,而且還能起到抑制晶粒長大的作用。經(jīng)過優(yōu)化工藝,在1700℃保溫20h后制備的Nd:YAG陶瓷,在
8、波長為1064nm的近紅外區(qū)直線透過率達(dá)到62%。 6、采用溶膠-凝膠燃燒法成功地合成了YAG:RE3+(RE=Eu,Tb)熒光粉,重點(diǎn)研究了其VUV光譜特性。結(jié)果表明,YAG:RE3+(RE=Eu,Tb)熒光粉在真空紫外區(qū)有較大的吸收,其吸收主要是由于基質(zhì)吸收引起的。在147nm激發(fā)下,YAG:RE3+(RE=Eu,Tb)熒光粉發(fā)出較強(qiáng)的橙色光和綠光,分別對(duì)應(yīng)于Eu3+離子的5D0→7F1躍遷發(fā)射和Tb3+的5D4→7F5躍遷
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