[发明专利]一种钇铝石榴石YAG纳米粉体的制备方法

说明书

技术领域

一种钇铝石榴石YAG纳米粉体的制备方法，涉及一种采用沉淀法制备纳米粉体的方法。

背景技术

钇铝石榴石(YAG，Y₃Al₅O₁₂)单晶具有优异的光学、物理、热及光-机械性能和化学、机械稳定性，如高热导、高热光稳定性等。它在红外、可见、紫外波段均有很高的透过率，是用作光学窗口、基片的优秀材料，在多个领域已得到广泛应用，特别是在高温及高能辐射的应用场合。但制备大尺寸的YAG单晶需要特殊的设备及复杂的工艺，所以造价高昂。透明YAG陶瓷的成本较低，是较有竞争力的替代单晶的激光材料。除激光领域外，YAG具有优异的高温抗蠕变性能，将其加入Al₂O₃基体中，可获得性能优异的高温结构陶瓷，在冶金、航天等领域有较大应用。另外，YAG粉体通过掺杂Ce³⁺、Nd³⁺等离子还可成为超短余辉荧光粉，在彩色电视机、显示器、电子显微镜、医疗器械等领域有广泛应用。

YAG粉体的常规制备方法是固相反应法，即通过Al₂O₃和Y₂O₃粉体间的固相反应形成YAG粉体。该方法通常需要反复的球磨和长时间的煅烧以消除YAM(Y₄Al₂O₉)和YAP(YAlO₃)中间相，容易引入杂质，并且粉体颗粒尺寸大。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足和缺陷，提供一种分散性好、纯度高的钇铝石榴石YAG纳米粉体的制备方法

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种钇铝石榴石YAG纳米粉体的制备方法，其特征在于其制备过程是将硝酸铝和硝酸钇的混合溶液滴加到尿素溶液中，将得到的沉淀陈化后过滤、洗涤、干燥，然后进行煅烧得到纳米级钇铝石榴石粉末。

本发明的一种钇铝石榴石YAG纳米粉体的制备方法，其特征在于所述的硝酸铝和硝酸钇的混合溶液，其中溶液中硝酸铝和硝酸钇的配比是按Al∶Y的物质的量的比为5∶3配制的，且它们的浓度分别为0.5～2.0mol/L和0.5～1.5mol/L。

本发明的一种钇铝石榴石YAG纳米粉体的制备方法，其特征在于所述的尿素用量是按物质的量的比为[Urea]/[Al³⁺+Y³⁺]＝6∶1～12∶1。

本发明的一种钇铝石榴石YAG纳米粉体的制备方法，其特征在于所述的尿素溶液是用去离子水配制的温度为80～95℃，浓度为1.0～3.0mol/L。

本发明的一种钇铝石榴石YAG纳米粉体的制备方法，其特征在于所述的硝酸铝和硝酸钇的混合溶液是以一种喷雾的方式滴加到尿素溶液中，滴加速度为1～4ml/min。

本发明的一种钇铝石榴石YAG纳米粉体的制备方法，其特征在于所述的陈化时间为2～4h。

本发明的一种钇铝石榴石YAG纳米粉体的制备方法，其特征在于所述的干燥过程是采用微波干燥的。

本发明的制备方法，采用均相共沉淀法制备，尿素在作为沉淀剂的同时还起着分散剂的作用，采用了喷雾式的加料方式和利用微波进行加热干燥，可以在液相中使原料达到离子水平的均匀混合，以致于最后得到的YAG粉末可以达到纳米级，且粒度均匀。

附图说明

图1是采用发明方法的工艺流程图。

图2按实施例1、2、3分别制取的YAG粉末的XRD曲线对比图。

图3按对比试验制备的YAG粉末的XRD曲线。

图4按实施例2制备的YAG粉末的SEM照片。

图5按对比试验制备的YAG粉末的SEM照片。

具体实施方式

一种YAG纳米粉体，其制备过程是将硝酸铝和硝酸钇的混合溶液滴加到尿素溶液中，将得到的沉淀陈化后过滤、洗涤、干燥，然后进行煅烧得到纳米级钇铝石榴石粉体。

具体步骤如下：

(1)溶液的配制：将硝酸铝用去离子水溶解。用硝酸加热溶解氧化钇，并蒸发掉部分硝酸。然后用去离子水配制成硝酸铝和硝酸钇的混合溶液，其中Al∶Y的物质的量的比是5∶3，且它们的浓度分别为0.5～2.0mol/L和0.5～1.5mol/L。尿素的用量是按物质的量的比为[Urea]/[Al³⁺+Y³⁺]＝6∶1～12∶1称取的，用去离子水溶解尿素，配制成1.0～3.0mol/L的溶液，并水浴加热至80～95℃。