專利名稱：釔鎵石榴石基陶瓷材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及釔鎵石榴石基(YGG)陶瓷材料及其制備方法，屬于陶瓷材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
水蒸氣對大氣和地球長期的健康具有舉足輕重的影響，對全球水蒸氣濃度 的準(zhǔn)確測試的信息可以提高天氣預(yù)報的準(zhǔn)確率。最近研究發(fā)現(xiàn)，對水蒸氣濃度 的研究可以提高對颶風(fēng)行蹤的準(zhǔn)確預(yù)報。水蒸氣對溫室效應(yīng)的影響比二氧化碳 的影響還要大。如果全球的溫度升高到足以使兩極的冰蓋融化，這將導(dǎo)致全球 嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害。通過對全球水蒸氣分布以及濃度的準(zhǔn)確的測定，可以提高對 颶風(fēng)、洪澇等自然災(zāi)害的提早預(yù)報和預(yù)防。目前對于水蒸氣的測試主要有兩種， 一、微波的測試方式；二、激光的測 試方式。激光相對微波測試來說，由于可以準(zhǔn)確調(diào)節(jié)波長到水蒸氣吸收的波長， 可以高精度的測定水蒸氣的含量。水蒸氣在0. 944pm和0. 935pm左右吸收波長 分別具有較強的吸收，對于水蒸氣吸收波長(O. 9pm左右)可以采用硅探測器探 測，可以很簡便、便宜的實現(xiàn)激光的探測，從而實現(xiàn)水蒸氣濃度的測定。在 0. 944pm左右的激光波長可以采用添加Sc203組分調(diào)諧的方法實現(xiàn)Nd:YAG的激光 輸出。然而，現(xiàn)有的激光材料中還沒有可以產(chǎn)生水蒸氣吸收波長0. 935|am左右的 激光材料。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于制備YGG以及Nd: YGG材料來實現(xiàn)0. 935,左右的激光輸 出，目前國內(nèi)外還未見報道。本發(fā)明選擇的化學(xué)式為Ndx:Y3-xGaA2。本發(fā)明選擇的陶瓷組成的化學(xué)式中X 的取值范圍為Oat% 1 Oat% 。本發(fā)明選擇采用噴霧熱解、噴霧燃燒以及燃燒的方法制備Nd: YGG粉體。本發(fā)明采用的燃燒合成方法依次包括下述步驟(1) 將選定的組分元素的氧化物溶于硝酸，形成溶有所需元素的硝酸鹽溶液。(2) 在溶液中按化學(xué)式加入燃燒劑，使燃燒劑能和上述硝酸鹽溶液充分反應(yīng)。燃燒劑一般是有機試劑，如乙二胺四乙酸(EDTA)、檸檬酸、甘氨酸、尿素 等。(3) 加熱，直至水分蒸干，得到透明的凝膠狀的物質(zhì)。(4) 50(TC 80(TC燃燒得到先驅(qū)體粉末。(5) 在80(TC 100(TC煅燒2 4小時，制備得到所需粉體。 本發(fā)明采用的噴霧熱解合成的方法依次包括下述步驟(1) 將選定的組分元素的硝酸鹽溶于溶劑，形成溶有所需元素的硝酸鹽溶 液。溶劑包括水、乙醇、丙醇，濃度使得在100g/L以下。(2) 用霧化器噴入250 30(TC的馬福爐內(nèi)。 霧化器包括超聲霧化器、過濾膨脹霧化器，旋轉(zhuǎn)霧化器、噴射霧化器。(3) 在800 100(TC煅燒2 4小時，制備得到所需粉體。 本發(fā)明采用的噴霧燃燒合成的方法依次包括下述步驟(1) 將選定的組分元素相應(yīng)的硝酸鹽溶于溶劑，形成溶有所需元素的硝酸 鹽溶液。溶劑包括水、乙醇、丙醇，濃度使得在100g/L以下。(2) 在溶液中加入燃燒劑和沉淀劑，使燃燒劑和沉淀劑和上述硝酸鹽溶液 充分反應(yīng)。燃燒劑一般是有機試劑，如乙二胺四乙酸(EDTA)、檸檬酸、甘氨酸、 尿素等。沉淀劑一般是指尿素、草酸二甲脂、六次甲基四胺等。(3) 用霧化器噴入800 100(TC的馬福爐內(nèi)，可以得到氧化物粉體。霧化 器包括超聲霧化器、過濾膨脹霧化器，旋轉(zhuǎn)霧化器、噴射霧化器(4) 在800 1000。C煅燒2 4小時，制備得到所需組分的氧化物粉體。 制備Nd:YGG透明陶瓷的具體工藝路線見圖1。由本發(fā)明制備陶瓷粉體最終制得得透明陶瓷材料能實現(xiàn)0. 935pm左右的激 光輸出，提供一種性能優(yōu)異的透明激光材料。


圖1是Nd:YGG透明陶瓷的制備工藝路線。
具體實施方式
Ndlat。/。:Y3GaA2混合石榴石透明陶瓷的制備將Y、 Ga、 Nd硝酸鹽溶于水中， 形成溶有所需元素的硝酸鹽溶液，經(jīng)過過濾除去不溶性物質(zhì)。再在溶液中加入 一定量的甘氨酸，在10(TC溫度下加熱，直至水分蒸干，得到透明的凝膠狀的物 質(zhì)。然后轉(zhuǎn)移到50(TC的馬福爐內(nèi)，凝膠狀的物質(zhì)很快的會燃燒，并放出褐色的 煙霧。剩余得到茶色的粉末。再在100(TC煅燒2小時，制備得到所需組分的氧 化物粉體。
實施例2
Nd3at。/。:Y3GaA2石榴石透明陶瓷的制備將Y、 Ga、 Nd硝酸鹽溶于乙醇中， 形成溶有所需元素的硝酸鹽乙醇溶液，用霧化器噴入25(TC 30(TC的馬福爐內(nèi)， 可以得到硝酸鹽粉末，然后再在100(TC煅燒2小時，制備得到所需組分的氧化 物粉體。
權(quán)利要求
1、釔鎵石榴石基陶瓷材料，其特征在于其化學(xué)式為Ndx:Y3-xGa5O12，化學(xué)式中X的取值范圍為0at％～10at％。
2、 按權(quán)利要求1所述的釔鎵石榴石基陶瓷材料的制備方法，依次包括下述 步驟(1) 將選定的組分元素的氧化物溶于硝酸，形成溶有所需元素的硝酸鹽溶液；(2) 在溶液中按化學(xué)式加入燃燒劑，使燃燒劑能和上述硝酸鹽溶液充分反應(yīng)；(3) 加熱，直至水分蒸干；(4) 500。C 80CrC燃燒得到先驅(qū)體粉末；(5) 在80(TC 100(TC煅燒2 4小時，制備得到所需粉體。
3、 按權(quán)利要求1所述的釔鎵石榴石基陶瓷材料的制備方法，依次包括下述 步驟(1) 將選定的組分元素的硝酸鹽溶于溶劑，形成溶有所需元素的硝酸鹽溶 液，溶劑包括水、乙醇或丙醇，濃度使得在100g/L以下；(2) 用霧化器噴入250 300。C的馬福爐內(nèi)；(3) 在800 1000。C煅燒2 4小時。
4、 按權(quán)利要求1所述的釔鎵石榴石基陶瓷材料的制備方法，依次包括下述 步驟(1) 將選定的組分元素相應(yīng)的硝酸鹽溶于溶劑，形成溶有所需元素的硝酸鹽溶液，溶劑包括水、乙醇、丙醇，濃度使得在100g/L以下；(2) 在溶液中加入燃燒劑和沉淀劑，使燃燒劑和沉淀劑和上述硝酸鹽溶液充分反應(yīng)；(3) 用霧化器噴入800 100(TC的馬福爐內(nèi)；(4) 在800 1000。C煅燒2 4小時。
5、 按權(quán)利要求2或4所述的釔鎵石榴石基陶瓷材料的制備方法，其特征在 于燃燒劑是有機試劑。
6、 按權(quán)利要求5所述的釔鎵石榴石基陶瓷材料的制備方法，其特征在于燃 燒劑是乙二胺四乙酸、檸檬酸、甘氨酸或尿素。2
7、 按權(quán)利要求3或4所述的釔鎵石榴石基陶瓷材料的制備方法，其特征在 于所述的霧化器包括超聲霧化器、過濾膨脹霧化器，旋轉(zhuǎn)霧化器或噴射霧化器。
8、 按權(quán)利要求4所述的釔鎵石榴石基陶瓷材料的制備方法，其特征在于所述的沉淀劑是尿素、草酸二甲脂或六次甲基四胺。
全文摘要
本發(fā)明涉及釔鎵石榴石基陶瓷材料及其制備方法，屬于陶瓷材料領(lǐng)域。本發(fā)明的釔鎵石榴石基陶瓷材料，其化學(xué)式為Nd_x:Y_3-xGa₅O₁₂，化學(xué)式中X的取值范圍為0at％～10at％，采用燃燒、噴霧熱解和噴霧燃燒的方法制備粉體，由本發(fā)明粉體制備的透明陶瓷材料能實現(xiàn)0.935μm左右的激光輸出，提供一種性能優(yōu)異的透明激光材料。
文檔編號C04B35/50GK101215161SQ20071017362
公開日2008年7月9日 申請日期2007年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日
發(fā)明者濤 馮, 施劍林, 蔣丹宇 申請人:中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所