Получение особо чистых нанопорошков оксида иттрия методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза
Диссертация
Проблемы, существующие при получении кристаллов лазерного качества на основе оксида иттрия, легче могут быть решены при использовании керамической технологии, имеющей ряд преимуществ перед выращиванием монокристаллов. Керамическая технология позволяет значительно снизить температуру получения материала, увеличить концентрацию легирующего компонента в материале и создавать многослойные элементы… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Свойства оксида иттрия и методы синтеза нанопорошков Y
- 1. 1. Строение и оптические свойства оксида иттрия
- 1. 2. Требования к порошкам, применяемым для спекания оптической керамики
- 1. 3. Методы получения нанопорошков оксида иттрия
- 1. 3. 1. Лазерная сублимация
- 1. 3. 2. Осаждение из растворов
- 1. 3. 3. Распылительная сушка (пиролиз аэрозолей)
- 1. 3. 4. Гидротермальный метод
- 1. 3. 5. Синтез из эмульсий
- 1. 3. 6. Пиролиз солей иттрия
- 1. 3. 7. Золь-гель метод
- 1. 3. 8. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез
- 2. 1. Используемые материалы и реактивы
- 2. 2. Синтез прекурсоров СВС нанопорошков оксида иттрия
- 2. 3. СВС нанопорошков оксида иттрия из его ацетатонитратов
- 2. 4. Исследование процесса СВС нанопорошков оксида иттрия из его ацетатонитратов
- 2. 4. 1. Совместная термогравиметрия-дифференциальная сканирующая калориметрия ацетатонитратов иттрия
- 2. 4. 2. Термодинамический анализ реакционной системы Y (N03)3-Y (CH3C00)3-H
- 3. 1. Рентгенофазовый анализ (РФА) нанопорошков Y2O3, полученных из ацетатонитратов иттрия разного состава
- 3. 2. Исследование морфологии нанопорошков оксида иттрия, полученных СВС из ацетатонитратов
- 3. 2. 1. Исследование морфологии нанопорошков Y203 методом просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ)
- 3. 2. 2. Исследование влияния состава исходных соединений на морфологию нанопорошков оксида иттрия методом сканирующей электронной микроскопии (СЭМ)
- 3. 3. Исследование гранулометрического состава нанопорошков Y203, полученных СВС из ацетатонитратов иттрия, с помощью метода статического светорассеяния
- 3. 4. Исследование влияния состава исходных соединений на дисперсность нанопорошков оксида иттрия
- 3. 5. Люминесцентные свойства нанопорошков Nd: Y
- 3. 6. Формирование примесного состава нанопорошков Y203, полученных СВС из его ацетатонитратов
Список литературы
- V. Lupei et al, Single crystal and transparent ceramic Nd-doped oxide laser materials: a comparative spectroscopic investigation, Journal of Alloys and Compounds 380 (2004) 61−70
- Y. Sato et al., Spectroscopic properties of neodymium-doped Y203 ceramics, OSA TOPS Vol. 50, Advanced Solid-State Lasers Christopher Marshall, ed. (c)2001 Optical Society of America
- L. Wen et al., Synthesis of nanocrystalline yttria powder and fabrication of transparent YAG ceramics, Journal of the European Ceramic Society 24 (2004) 2681−2688
- A. Ikesue, YAn Lin Aung, Ceramic laser materials, Nature Photonics 2, 721−727, 2008
- Выдрик Г. А., Прозрачная керамика, Москва, Энергия, 1980, с 963.ь
- Jianren Lu, Nd: Y203 Ceramic Laser, Japanese Journal of Applied Physics. Vol. 40 (2001) pp. L 1277-L 1279
- Jianren Lu, Yb3+:Y203 Ceramics— a Novel Solid-State Laser Material, Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 41 (2002) pp. 1373−1375
- Carter C. Barry. Ceramic materials: science and engineering. Springer New York. 2007. p 165−180
- I. Aksay, in Advances in Ceramics Vol. 9: Forming of Ceramics (J.A. Mangels and G.L. Messing, eds.). American Ceramic Society, Columbus, Ohio, pp. 94−104(1983).
- F.F. Lange, Sinterability of Agglomerated Powders, Journal of American Ceramic Society, 67 (2): 83−89 (1984).
- Зверев и др., Лазеры на алюмоиттриевом гранате с неодимом, М: Радио и связь, 1985, 144 с
- Путилин Ю.М., Белякова Ю. А., Голенко В. П. и др. Синтез минералов. М.: Недра, 1987. Т. 2. 206 с.
- Patent № 7 597 866, Translucent lutetium oxide sinter, and method for manufacturing same, Hosokawa, et al. October 6, 2009
- Patent № 6 825 144 Translucent rare earth oxide sintered article and method for production thereof, Hideki, et al. November 30, 2004
- A. V. Belyakov et al., Role of carbon in production of transparent corundum ceramics using the powder alkoxy technology, Glass and Ceramics, Vol. 56, Nos. 9- 10, 1999
- New transparent ceramic «Yttralox». Ceramic Age, 1969, vol 85, p 26
- Xiaorui Hou et al. Effect of Zr02 on the sinterability and spectral properties of (Yb0.o5Yo.95)203 transparent ceramic, Optical Materials, Volume 32, Issue 9, July 2010, Pages 920−923
- Patent № 3 545 987 (USA). Transparent yttria based ceramica and method for producing same/ R.C. Anderson
- A. V. Belyakov, D. O. Lemeshev, E. S. Lukin et. al. Optically transparent ceramic based on yttrium oxide using carbonate and alkoxy precursors, Glass and Ceramics, Vol.63, Nos.7−8, 2006
- Patent № 1 560 393 (France). Precede de densitation d’un materiau refractaire/ J Davillard
- Huang et al. Fabrication of Transparent Lanthanum-Doped Yttria Ceramics by Combination of Two-Step Sintering and Vacuum Sintering, Journal of the American Ceramic Society 92 12. 2883−2887 (2009)•31 1 I
- WANG Nengli, Synthesis of LaJ and NdJ co-doped yttria nanopowder for transparent ceramics by oxalate precipitation method, Journal of Rare Earths, Vol. 28, No. 2, Apr. 2010, p. 232
- Qiuhong Yang, Preparation and laser performance of Nd-doped yttrium lanthanum oxide transparent ceramic, Optical Materials 33 (2011), pp 692−694
- US Patent No 4 466 929 Preparation of yttria-gadolinia ceramic scintillators by vacuum hot pressing текст. / Charles D. Greskovich et al- assignee: General Electric Company, appl. No 389 816- filed: Jun 18- 1982- date of patent: Aug 21, 1984.
- Lupei et al. High-resolution optical spectroscopy of Nd: YAG: a test for structural and distribution models, Physical Review B, 51, 8−17 (1995)
- U. Betz, G. Scipione, E. Bonetti, and H. Hahn, Low-temperature deformation behavior of nanocrystalline 5 mol% yttria stabilized zirconia under tensile stresses, Nanostruct. Mater., 8, 845 (1997).
- G. Skandan, H. Hahn and J.C. Parker, Nanostructured Y203: synthesis and relation to microstructure and properties, Scripta Metallurgica et Materialia Scr. Metall. Mater, 25, 2389 (1991).
- A.S. Kaygorodov et al. Fabrication of Nd: Y203 transparent ceramics by pulsed compaction and sintering of weakly agglomerated nanopowders, Journal of the European Ceramic Society 27 (2007) 1165−1169
- M. D. Rasmussen, G.W. Jordan, M. Akinc, O. Hunter, Jr. And M.F. Berard, Influence of precipitation procedure on sinterability of Y203 prepared from hydroxide precursor, Ceramic International, 9, 59−60 (1983).
- Тельнова и др. Исследование процессов соосаждения и формирования карбонатных соединений в нанотехнологии оптической лазерной керамики Yb: Y203, Перспективные материалы, 2008 № 5, с 31−40
- S. Sohn et al. Synthesis and characterization of near-monodisperse yttria particles by homogeneous precipitation method, Powder Technology 142 (2004)136−153
- M.D. Fokema, E. Chiu, and J.Y. Ying, Synthesis and Characterization of Nanocrystalline Yttrium Oxide prepared with Tetraalkylammonium Hydroxides, Langmuir, 16, 3154−3159 (2000).
- T. Ikegami, J-G. Li and T. Mori, Fabrication of transparent yttria ceramics by the low-temperature synthesis of yttrium hydroxide, Journal of American Ceramic Society, 85 7., 1725−29 (2002).
- N. Saito, S-I. Matsuda and T. Ikegami, Fabrication of transparent yttria ceramics at low temperature using carbonate-derived powder, American Ceramic Society, 81 8., 2023−2028 (1998).
- Фёдоров П.П. и др. Эволюция ансамблей наночастиц оксида иттрия, Российские нанотехнологии, Т5 № 9−10, 2010. с 37−44
- Третьяков Ю. Д., Путляев В. И., Введение в химию твердофазных материалов, М.:МГУ, 2002.
- Т. Hours, P. Bergez, J. Charpoin, A. Larbot, С. Guizard and L. Cot, Preparation and characterization of yttrium oxide by a sol-gel procees, American Ceramic Society Bulletin, 71, 200−203 (1992).
- Xu, C.-Y.- Watkins, B. A.- Sievers, R. E.- Jing, X.-P.- Trowga, P.- Gibbons, C. S.- Vecht, A.: Applied Physics Letters 71, 1643 (1997).
- A.J. Rulison and R.C. Flagan, Synthesis of yttria powders by electrospray pyrolysis, Journal of American Ceramic Society, 77, 3244−50 (1994).
- H. Tomaszewski, H. Weglarz, and R. De Gryse, Crystallization of yttria Under Hydrothermal Conditions, Journal of European Ceramic Society, 17, 403−406 (1997).
- P.K. Sharma, M.H. Jilavi, R. Na? and H. Schmidt, Seeding effect in hydrothermal synthesis of nanosize yttria, Journal of Materials Science Letters ., 17, 823−825 (1998).
- L.R. Furlong and L.P. Domingues, Sintering of yttrium oxide, American Ceramic Society Bulletin, 45 12., 1051−1054 (1966).
- C. Greskovich, C.R. O’Clair and M.J. Curran, Preparation of Transparent Y203-doped Th02, Journal of American Ceramic Society, 55 6., 324 328 (1972).
- B. Djuricic, D. Kolar and Mustafa Memic, Syntehsis and Properties of Y203 Powder Obtained by Different Methods, Journal of European Ceramic Society, 9, 75−82 (1992).
- A. Dupont et al. Size and morphology control of Y203 nanopowders via a sol-gel route, Journal of Solid State Chemistry, 171, 152−160, (2003).
- J.M. Heintz, Influence of the yttria powder morphology on its densification ability, Journal of the European Ceramic Society 25 (2005) 2097−2103
- Pandey Ashutosh et al, Sol-gel synthesis and charactirazation of Eu3+/Y203 nanophosphors by an alkoxide precursor. Materials Chemistry and Phisics 96 (2006) 466−470
- А.Г. Мержанов, 40 лет СВС: итоги деятельности и её значение, Черноголовка: ИСМАН, 2002 г. 77 с.
- Химическая энциклопедия, под ред Н. С. Зефирова, М: «Большая российская энциклопедия» том 4, 1995. с 57 354.. Ekambaram and К.С. Patil, Combustion synthesis of yttria, Journal of Material Chemistry, 5, 905−908 (1995)
- N. Dasgupta, R. Krishnamoorthy, and T. Jacob, Glycol-nitrate synthesis of fine sinter-active yttria, International Journal of Inorganic Materials, 3, 143−149 (2001).
- Li Yongiu, Preparation and Characterization of Porous Yttrium Oxide Powders with High Specific Surface Area, Journal of rare earths 24 (2006) 34 38
- W.-J. Kim, Characteristics and sintering behavior of yttria powders synthesized by the combustion process, Journal of materials science letters 18 (1999)411−413,
- Mouzon h M Oden, Alternative method to precipitation techniques for synthesizing yttrium oxide nanopowder, Powder Technology 177 (2007) 77−82
- S.V. Chavan et al. Combustion synthesis of nanocrystalline yttria: Tailoring of powder properties, Materials Science and Engineering B 132 (2006) 266−271
- R.V. Mangalaraja, Combustion synthesis of Y203 and Yb-Y203 Part I. Nanopowders and their characterization, journal of materials processing technology 208 (2008)415-^22
- W. Chaonan Preparation and spectroscopic properties of Y203: Eu3+ nanopowders and ceramics, Journal of Alloys and Compounds, Volume 474, Issues 1−2, 17 April 2009, Pages 180−184,
- Shea, L. E.- McKittrick, J.- Lopez, O. A.- Sluzky, E. Synthesis of Red-Emitting, Small Particle Size Luminescent Oxides Using an Optimized Combustion Process: Journal of American Ceramic Society 79, 3257 (1996)
- Ye, T.- Zhao, G.-W.- Zhang, W.-P.- Xia, S.-D., Combustion synthesis and photoluminescence of nanocrystalline Y203: Eu phosphors, Materials Research Bulletin 32, 501 (1997)
- S.R. Nair et al., Sr-doped LaCo03 through acetate-nitrate combustion: Effect of extra oxidant NH4N03, Journal of Alloys and Compounds 477 (2009) 644−647
- C.-C. Hwang et al., Combustion synthesis of Ni-Zn ferrite powder— influence of oxygen balance value, Journal of Solid State Chemistry 178 (2005) 382−389
- J.C. Toniolo et al., Synthesis of alumina powders by the glycine-nitrate combustion process, Materials Research Bulletin 40 (2005) 561−571
- A.S. Mukasyan et al., Solution combustion synthesis of nanomaterials, Proceedings of the Combustion Institute 31 (2007) 1789−1795
- R. CHI, Solution-Chemistry Analysis of Ammonium Bicarbonate Consumption in Rare-Earth-Element Precipitation, Metallurgical and materials transactions B, Vol 34 B, oct 2003—611
- C. L. Lengauer and G. Giester, Strontium Acetate Nitrate Trihydrate, 8г2(СНзС00)2(Шз)2(Н20)з., Acta Crystallographica Section С Crystal Structure Communications Volume 53, Part 7 (1997) pp 870−872
- B. Ribar, N. Milinski, Z. Budovalcev, and I. Krstanovic, Acta Crystallographica Section C: Crystal Structure Communications. 9, 203 (1980).
- J. Ribot, P. Toledano, С. Sanchez, X-ray and spectroscopic investigations of the structure of yttrium acetate tetrahydrate, Inorganica chimica acta, 185(2) (1991), p. 239−245 F.
- Vranty, Infrared Spectra of Metal Nitrates, Applied spectroscopy, vol 13, № 36 19 596-pp 59−70
- JI. H. Комиссарова, В.M. Шацкий, Г. Я. Пушкина и др. Соединения РЗЭ. Карбонаты, оксалаты, нитраты, титанаты, М.:Наука, 1984 235с
- С. Е. Housecraft, Yttium 1994, Coordination chemistry reviews 162 (1997) p 241−254
- К. Накамото, ИК-спектры и спектры КР неорганических и координационных соединений: Пер. с англ. М.: Мир, 1991. — 536 с
- Четяну, Рипан, Неорганическая химия, Т2, Москва: «Мир», 1972 г-с 43
- Справочник термических констант веществ под ред Глушко, выпуски I, часть 1, 1965 г, V часть 1 1972r, VIII часть I, Москва, 1978 г
- Кутьин A.M., Фролов И.А, Фукин К. К, Цветков В. Г. Реакция алкилирования галогенидов галлия и индия. ЖОХ, 1977, т.47, № 12, с.2769−2773.
- Фукин К. К, Кутьин A.M., Фролов И. А. Модельное описание реакции синтеза триметилгаллия. ЖОХ, 1977, т.47, № 11, с.2410−2415.
- J1.B. Гурвич, Энергии разрыва химических связей, потенциалы ионизации и сродство к электрону, Москва: Наука, 1974 г. с 354
- Jean-Claude Gachon, Advanced materials for high temperature applications. New ways of elaboration. Pure & Applied Chemistry, Vol. 66, No. 9, p. 1823−1830, 1994.
- Patrick Hogan, Transparent Yttria for IR Windows and Domes Past and Present, 10th DoD Electromagnetic Windows Symposium Norfolk, Virginia, May 19, 2004
- H. Eilers, Fabrication, optical transmittance, and hardness of IR-transparent ceramics made from nanophase yttria, Journal of the European Ceramic Society 27 (2007) 4711−4717
- Аналитическая химия Редкоземельных элементов и иттрия, под ред А. П. Виноградова М.: Наука. 380 с
- X. Li, Q. Li, YAG ceramic processed by slip casting via aqueous slurries, Ceramics International 34 (2008) 397−401
- Yu.L. Kopylov et al., Nd: Y203 nanopowders for laser ceramics, Optical Materials 29 (2007) 1236−1239
- Z. Huang et al., Precipitation synthesis and sintering of yttria nanopowders, Materials Letters 58 (2004) 2137−2142,
- K. Serivalsatit et al., Nanograined highly transparent yttria ceramics, OPTICS LETTERS Vol. 34, No. 7 / April 1, 2009
- J Mouzon et al, Fabrication of transparent yttria by HIP and the glass-encapsulation method, Journal of the European Ceramic Society, 2009, vol. 29, no2, pp. 311 -3161. О I
- Jian Zhang et al., Sintering of Yb: Y203 transparent ceramics in hydrogen atmosphere, Journal of the European Ceramic Society Volume 29, Issue 2, January 2009, Pages 305−309
- Yihua Huang, Dongliang Jiang, Jingxian Zhang et al, Fabrication of Transparent Lanthanum-Doped Yttria Ceramics by Combination of Two-Step Sintering and Vacuum Sintering, Journal of American Ceramic Society, 92 12. 2883−2887 (2009)
- Yihua Huang et al, Precipitation synthesis and sintering of lanthanum doped yttria transparent ceramics, Optical Materials 31 (2009) 1448−1453
- W. H. Rhodes, Controlled Transient Solid Second-Phase Sintering of Yttria, Journal of American Ceramic Society, 64 1. 13−19 (1981).
- Попильский P. Я., Пивинский Ю. Е., Прессование порошковых керамических масс, М:Металлургия, 1983, 176 с.
- Д.В. Мамонова, М. Д. Михайлов, К. Г. Севастьянова и др., Синтез нанокристаллических порошков алюмоиттриевого граната, легированного неодимом, Российские нанотехнологии, ТОМ 6, № 7−8 2011, с 118−121