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第1页/共27页低温固相合成YAG材料第2页/共27页第2页/共26页1.低温固相合成方法简介1、低温固相合成定义 根据固相化学反应发生的温度将固相化学反应分为三类：即反应温度低于100℃的低热固相反应、反应温度介于100-600℃之间的中热固相反应以及反应温度高于600℃的高热固相反应。[1~2] 低温固相反应：反应温度降至室温或接近室温，因而低热固相反应又叫室温固相反应，指的是在室温或近室温（≤100℃）的条件下，固相化合物之间所进行的化学反应。第3页/共26页第3页/共27页2、低温固相合成方法优点固相反应不使用溶剂；高选择性；高产率；工艺过程简单；反应温度低，耗能少；污染低；已成为人们制备新型固体材料的主要手段之一。第4页/共26页第4页/共27页20世纪80年代末开始发展低温固态化学反应。将固相反应温度降低到室温或近室温的低温，使得反应易于控制，此外还有操作方便，合成工艺简单，转化率高，粒径均匀，粒度可控，污染少，同时又可以避免或减少液相中易出现的硬团聚现象，以及由中间步骤和高温反应引起的粒子团聚现象等优点[3]低温固相合成法的操作容易设备简单,通常只需要通过混合、研磨和超声洗涤、离心分离等几个简单的步骤就可以一步获得纳米材料或纳米材料前驱体。第5页/共27页第5页/共26页2.YAG的组成、结构、性能YAG(yttrium aluminum gamet)是钇铝石榴石的简称，化学式为Y3Al5O12，是Y2O3一Al203二元体系中Y2O3与Al203的摩尔比为3:5的一致熔融的化合物，属立方晶系。第6页/共26页第6页/共27页钻铝石榴石,化学式为Y3Al5O12，简称YAG，属立方晶系。其晶格常数为12.2002nm，它的分子式又可以写成L3B2(AO4)3形式；其中L,A,B分别代表了三种格位,在单位晶胞中有8个Y3Al5O12分子；一共有24个Y3+,40个Al3+和96个02-离子；其中每个Y3+各处于由8个氧离子配位的十二面体L格位，在40个Al3+中，16个Al3+处于由6个氧离子配位的八面体B格位,另外24个Al3+处于由4个02-离子配位的四面体A格位，八面体的Al3+形成体心立方结构，四面体的Al3+和十二面体的Y3+处于立方体的面等分线上[4]，其中，八面体和四面体都是畸变的。第7页/共27页第7页/共26页钇铝石榴石YAG的性能YAG熔点为1950℃，莫氏硬度达8.5，导热率(室温)高达l40mW·cm-1，还具有优良的光学性能，纯YAG在可见和近红外光区是透明的，因而成为许多光学器件基质材料的首选。由于其十二面体间隙位置可以部分被掺杂或全部被稀土元素阳离子取代，因此，可用于固体激光器的制作[5]。Nd:YAG陶瓷是重要的结构功能一体化的高性能陶瓷材料，Nd:YAG(部分Y3+由激活离子Nd3+取代)激光器是目前最好最实用的一类四能级固体激光器，占使用器件的90%。国内外将其广泛用于激光制导、目标指示、激光测距、激光打孔与焊接、激光医疗机、激光光谱仪和激光微区分析仪等方面[6]。第8页/共27页第8页/共26页3.主要应用YAG成为目前用量最多、最成熟的激光基质材料，这是因为YAG硬度高、光学质量好、热导率高，抗蠕变性能好，是刚玉单晶的10倍；YAG的立方结构也有利于产生窄的荧光谱线,从而产生高增益、低阈值的激光作用。 以Nd:YAG 粉体为原料，制备出高质量透明陶瓷，激光输出功率快速突破 KW 水平，作为激光武器材料用于军事。第9页/共27页第9页/共26页1、激光基质材料Nd:YAG简称掺钕钇铝石榴石，具有较高的热导率和抗光伤阈值，同时小部分三价钕替换三价钇,不需要补偿电荷而提高激光输出效率,使其成为目前最常用的一类固体激光器；Nd:YAG激光的波长为1064 nm ,不在氧合血红蛋白的吸收峰附近，氧合血红蛋白对Nd:YAG激光的吸收较差，但其穿透深度可达8 mm左右，因而能对较深部位的血管瘤发挥治疗作用。 第10页/共27页第10页/共26页2、荧光材料近些年,随着CRT（一种使用阴极射线管的显示器）和LED的广泛应用,荧光物质的用量也随之增加，而且荧光屏朝大面积及高解析度发展,为了提高荧屏的寿命及承受较高电子能量的冲击,对材料的荧光效率(Luminescence Efficieney)、亮度(Brightness)以及耐腐蚀能力(Resistance to Degradation)也提出了更高的要求稀土掺杂YAG荧光粉是荧光粉中重要的一种，作为荧光粉的基质材料，YAG具有透明度高、化学稳定性好、导热性好、耐高强度辐照和电子轰击等优点。随着稀土掺杂YAG荧光粉性能的不断提高,其应用范围也在不断扩大和普及,已在照明、阴离子射线显示、白光LED等方面得到了广泛的应用,在等离子平面显示、真空荧