一種形貌可控的yag微晶的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種形貌可控的YAG微晶的制備方法，包括以下步驟：（1）配料：以可溶性鋁鹽和可溶性釔鹽為原料，按目標(biāo)化合物的化學(xué)計(jì)量比配比配制成混合溶液；（2）共沉淀：將步驟（1）所得的混合溶液逐滴滴加至沉淀劑中并不斷攪拌，室溫下反應(yīng)并陳化12～24小時(shí)，分離沉淀、洗滌、干燥得到前驅(qū)體；（3）溶劑熱反應(yīng)：將步驟（2）所得的前驅(qū)體分散于水-酒精溶液體系中得到的懸浮液置于高壓釜內(nèi)，密封后于270～300℃反應(yīng)5～24小時(shí)，分離沉淀、洗滌、干燥即得到所述釔鋁石榴石微晶；其中，通過控制步驟（3）中的水-酒精溶液體系中的水和酒精的比例、溶劑熱反應(yīng)溫度、和/或反應(yīng)時(shí)間來控制所得的釔鋁石榴石微晶的形貌。
【專利說明】-種形貌可控的YAG微晶的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種形貌可控的復(fù)合氧化物微晶的制備方法，尤其是形貌可控的YAG 微晶的制備方法。通過該方法可得到單分散的晶面發(fā)育完整的YAG微晶，并可通過改變反 應(yīng)溫度和反應(yīng)溶劑實(shí)現(xiàn)對(duì)其形貌的調(diào)控。以該方法得到的形貌可控的YAG微晶為原料，可 通過晶界設(shè)計(jì)制備具有特定晶界的透明陶瓷，應(yīng)用于激光和閃爍等領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 釔鋁石榴石Y3A15012 (YAG)由于其良好的物理化學(xué)性能和光學(xué)性能而被廣泛地用 作固體激光器材料，熒光粉和各類窗口材料。作為一種激光材料，YAG單晶性能優(yōu)越，但是， YAG單晶生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，很難得到大尺寸單晶，所需設(shè)備昂貴，且很難實(shí)現(xiàn)高濃度均勻摻雜。 YAG透明陶瓷與YAG單晶相比制備周期短，樣品尺寸大，可實(shí)現(xiàn)更較高的摻雜濃度，且摻雜 離子分布較均勻。因而YAG透明陶瓷的研究受到人們的廣泛關(guān)注，為提高YAG透明陶瓷的 光學(xué)性能，如何得到尺寸均勻且在納米尺度，分散性良好的YAG粉體一直是研究的重點(diǎn)。另 夕卜，由于晶界顯微結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)透明陶瓷的機(jī)械性能，熱學(xué)性質(zhì)和光學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生重要的影響，因 而晶界物理化學(xué)性能的研究對(duì)于理解晶界顯微結(jié)構(gòu)與透明陶瓷性能的關(guān)系，進(jìn)一步提高透 明陶瓷的性能有重要意義。目前對(duì)YAG透明陶瓷晶界的理論研究主要集中在計(jì)算模擬方 面，實(shí)驗(yàn)研究主要是通過切割單晶得到特定的晶面再經(jīng)過晶片鍵合方法得到特定的晶界， 但是該方法得到的晶界與透明陶瓷燒結(jié)過程中得到的晶界仍有很大區(qū)別。如果能夠合成特 定晶面為表面的YAG粉體，以此為原料通過晶界設(shè)計(jì)得到特定的晶界，將使透明陶瓷晶界 研究更加接近實(shí)際情況，使得晶界研究更加精確。
[0003] 目前，制備YAG粉體的方法主要有固相反應(yīng)法，共沉淀法，溶膠凝膠法，溶膠凝膠 燃燒法，水熱法和溶劑熱法等。固相法需要較高的反應(yīng)溫度和較長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間得到Y(jié)AG純 相，粉體尺寸不均勻，形貌不規(guī)則團(tuán)聚嚴(yán)重。共沉淀法，溶膠凝膠法，溶膠凝膠燃燒法等濕化 學(xué)法極大地降低了反應(yīng)溫度，有利于得到納米尺寸的粉體，但是由于這些濕化學(xué)法仍需要 后續(xù)熱處理過程，得到的粉體通常團(tuán)聚嚴(yán)重。水熱法和溶劑熱法不需要后續(xù)熱處理過程，容 易得到單分散的納米粉體。同時(shí)，水熱法和溶劑熱法有利于得到的結(jié)晶性良好，晶面發(fā)育完 整，形貌規(guī)則的粉體，且通過調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)參數(shù)易于實(shí)現(xiàn)對(duì)粉體微晶形貌的調(diào)控得到不同晶面 為表面的微晶。已有研究雖然通過水熱法或溶劑熱法得到了單分散的YAG微晶，但卻沒有 對(duì)YAG微晶形貌調(diào)控的報(bào)道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)在YAG微晶形貌調(diào)控方面現(xiàn)有技術(shù)的缺失，本發(fā)明的目的在于提出一種簡(jiǎn)便 可行的制備形貌可控的單分散YAG粉體的方法，即共沉淀-溶劑熱復(fù)合路線合成方法。利 用此方法可得到晶面發(fā)育完整，形貌可控的單分散YAG微晶。即，本發(fā)明的目的在于制備單 分散的YAG微晶，并對(duì)其微晶形貌進(jìn)行調(diào)控，合成特定晶面為表面的YAG微晶。
[0005] 在此，本發(fā)明提供一種形貌可控的YAG微晶的制備方法，包括以下步驟： (1) 配料：以可溶性鋁鹽和可溶性釔鹽為原料，按目標(biāo)化合物的化學(xué)計(jì)量比配比配制 成混合溶液； (2) 共沉淀：將步驟（1)所得的混合溶液逐滴滴加至沉淀劑中并不斷攪拌，室溫下反應(yīng) 并陳化12?24小時(shí)，分離沉淀、洗滌、干燥得到前驅(qū)體； (3) 溶劑熱反應(yīng)：將步驟（2)所得的前驅(qū)體分散于水-酒精溶液體系中得到的懸浮液 置于高壓釜內(nèi)，密封后于270?300°C反應(yīng)5?24小時(shí)，分離沉淀、洗滌、干燥即得到所述釔 鋁石榴石微晶； 其中，通過控制步驟（3)中的水-酒精溶液體系中的水和酒精的比例、溶劑熱反應(yīng)溫 度、和/或反應(yīng)時(shí)間來控制所得的釔鋁石榴石微晶的形貌。
[0006] 本發(fā)明使用常見的金屬鹽作為原料，采用共沉淀-溶劑熱復(fù)合路線，即共沉淀得 到前驅(qū)體，然后以酒精和水混合溶劑作為反應(yīng)介質(zhì)進(jìn)行溶劑熱反應(yīng)，得到了具有特定晶面 的釔鋁石榴石微晶。該方法成本低廉，過程中不涉及有毒物質(zhì)，儀器設(shè)備簡(jiǎn)單。而且，通過 在溶劑熱反應(yīng)中改變溫度、反應(yīng)溶劑、和/或反應(yīng)時(shí)間即可方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)YAG微晶形貌的調(diào) 控。
[0007] 本發(fā)明得到的YAG微晶，顆粒尺寸均勻，分散性良好，晶面發(fā)育完整，且通過改變 反應(yīng)溫度、反應(yīng)溶劑、和/或反應(yīng)時(shí)間，可實(shí)現(xiàn)對(duì)YAG微晶形貌的調(diào)控。后續(xù)研究可利用不 同微晶形貌的YAG粉體，通過晶界設(shè)計(jì)，得到具有特定晶界的YAG透明陶瓷，用于激光和閃 爍等領(lǐng)域。
[0008] 較佳地，步驟（1)中，所述可溶性鋁鹽包括A1(N03)3、A1C1 3、堿式醋酸鋁、和草酸鋁 中的至少一種。本發(fā)明采用常用鋁鹽為原料，廉價(jià)易得，可以降低生產(chǎn)成本。
[0009] 較佳地，步驟（1)中，所述可溶性釔鹽包括Y(N03)3, YC13、和醋酸釔中的至少一種。 本發(fā)明采用常用釔鹽為原料，廉價(jià)易得，可以降低生產(chǎn)成本。
[0010] 較佳地，步驟（1)中，在所述混合溶液中，鋁離子的濃度為〇· 075?0· 3mol/L。
[0011] 較佳地，步驟（2)中，所述沉淀劑為碳酸氫銨溶液和/或氨水。
[0012] 較佳地，步驟（2)中，所述碳酸氫銨溶液的濃度為1. 5?4. 5mol/L。
[0013] 較佳地，步驟（3)中，所述水-酒精溶液體系中，水和酒精的體積比為0:1?1:0。
[0014] 較佳地，步驟（3)中，所述高壓釜為不銹鋼反應(yīng)釜。
[0015] 較佳地，步驟（3)中，溶劑熱反應(yīng)的填充率為30%?60%。
[0016] 本發(fā)明中，所述控制所得的釔鋁石榴石微晶的形貌包括控制其顆粒尺寸和/或使 其表面具有特定晶面。
[0017] 可以用本發(fā)明所合成的特定晶面為表面的YAG粉體作為原料，通過晶界設(shè)計(jì)制備 具有特定晶界的透明陶瓷，應(yīng)用于激光和閃爍等領(lǐng)域。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1為實(shí)施例1，2和3所得到粉體的XRD圖譜，各實(shí)施例所得樣品的XRD圖譜基 線平整，半高峰寬較窄，表明YAG結(jié)晶性良好；實(shí)施例1和2得到的粉體中含有少量雜相，實(shí) 施例3所得的粉體中僅含有極少量的A10(0H)相； 圖2為實(shí)施例1所得粉體的SEM圖，其中（a)為較低放大倍數(shù)，（b)為較高放大倍數(shù)； 圖3為實(shí)施例2所得粉體的SEM圖，其中（a)為較低放大倍數(shù)，（b)為較高放大倍數(shù)； 圖4為實(shí)施例3所得粉體的SEM圖，其中（a)為較低放大倍數(shù)，（b)為較高放大倍數(shù)； 圖5為實(shí)施例4, 5和6所得到粉體的XRD圖譜，各實(shí)施例所得樣品的XRD圖譜基線平 整，半高峰寬較窄，表明YAG結(jié)晶性良好；實(shí)施例4得到的粉體中含有較多雜相，實(shí)施例5含 有少量雜相，實(shí)施例6所得的粉體中僅含有極少量的AIO(OH)相； 圖6為實(shí)施例4所得粉體的SEM圖，其中（a)為較低放大倍數(shù)，（b)為較高放大倍數(shù)； 圖7為實(shí)施例5所得粉體的SEM圖，其中（a)為較低放大倍數(shù)，（b)為較高放大倍數(shù)； 圖8為實(shí)施例6所得粉體的SEM圖，其中（a)為較低放大倍數(shù)，（b)為較高放大倍數(shù)； 圖9為實(shí)施例7和8所得到粉體的XRD圖譜，其中實(shí)施例7得到的產(chǎn)物為非晶相；實(shí)施 例8所得樣品為純相YAG粉體，XRD圖譜中半高峰寬較窄，表明YAG結(jié)晶性良好； 圖10為實(shí)施例8所得粉體的SEM圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019] 以下結(jié)合附圖和下述實(shí)施方式進(jìn)一步說明本發(fā)明，應(yīng)理解，附圖及下述實(shí)施方式 僅用于說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。
[0020] 本發(fā)明提供一種YAG微晶的制備方法，可實(shí)現(xiàn)對(duì)其形貌的可控調(diào)節(jié)，得到具有特 定晶面的YAG微晶。本發(fā)明以常見的鋁鹽和釔鹽為原料，通過共沉淀法得到前驅(qū)體，再經(jīng)過 后續(xù)溶劑熱反應(yīng)，以不同比例的水-酒精溶液體系作為反應(yīng)介質(zhì)，高溫高壓條件下反應(yīng)得 到了微晶形貌發(fā)育完全，分散性良好的YAG粉體。通過調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度、時(shí)間、溶劑，可以實(shí)現(xiàn) 對(duì)YAG微晶形貌的調(diào)控。該方法得到的不同微晶形貌的YAG粉體可制備特定晶界的透明陶 瓷，通過晶界設(shè)計(jì)，可提高YAG透明陶瓷的性能，促進(jìn)YAG透明陶瓷在激光和閃爍領(lǐng)域的應(yīng) 用。
[0021] 具體地，作為示例，本發(fā)明的方法可以包括以下步驟。
[0022] (1)配料 以鋁鹽和釔鹽為原料，根據(jù)目標(biāo)合成物化學(xué)式Y(jié)3A15012，原料按照原子比Y:A1 = 3:5,以 鹽溶液的形式混合。
[0023] 其中，鋁鹽和釔鹽分別優(yōu)選為可溶性鋁鹽和可溶性釔鹽。另外，所述鋁鹽和釔鹽可 以是無機(jī)鹽，如鋁鹽可以是A1(N0 3)3, A1C13 ;紀(jì)鹽可以是Y(N03)3, YC13。也可以是常見的有 機(jī)鹽類，如鋁鹽可以為堿式醋酸鋁，草酸鋁等；釔鹽可以為醋酸釔等。
[0024] 在鋁鹽和釔鹽的混合溶液中，鋁離子的濃度可為0. 075?0. 3mol/L。
[0025] (2)共沉淀 向步驟（1)所得的混合溶液中逐滴滴加沉淀劑并不斷攪拌。作為沉淀劑，包括但不限 于碳酸氫銨溶液和/或氨水。另外，也可以是將步驟（1)所得的混合溶液逐滴加入到沉淀 劑中。當(dāng)選用碳酸氫銨溶液為沉淀劑時(shí)，其濃度可為1. 5?4. 5mol/L。此外，沉淀劑優(yōu)選為 過量。滴加完畢后，室溫下反應(yīng)并陳化12?24小時(shí)，得到沉淀，并進(jìn)行分離、洗滌、干燥得 到前驅(qū)體，例如用去離子水離心洗滌直至pH = 7,之后80°C干燥。離心洗滌時(shí)，離心機(jī)轉(zhuǎn)速 可大于8000轉(zhuǎn)/分鐘。進(jìn)行干燥時(shí)，干燥設(shè)備可以是：烘箱，干燥箱，真空干燥箱或紅外線 燈。
[0026] (3)溶劑熱反應(yīng) 將步驟（2)所得到的前驅(qū)體分散于作為反應(yīng)溶劑的水-酒精溶液體系中，得到懸浮液。 其中，水-酒精溶液體系中水和酒精的用量按體積比可為0:1 <水：酒精< 1:0,即酒精在 該溶液體系中所占的體積百分?jǐn)?shù)可為0?100%。另外，前驅(qū)體與水-酒精溶液體系的用量 可為：每100mL水-酒精溶液體系中分散1?2g前驅(qū)體。
[0027] 然后，將懸浮液置于高壓釜內(nèi)密封后，加熱至270?300°C，恒溫反應(yīng)5?24小時(shí)。 其中所用的高壓釜可以是帶有測(cè)溫測(cè)壓裝置的不銹鋼反應(yīng)釜，加熱設(shè)備可以是有精確控溫 裝置的電阻爐。溶劑熱反應(yīng)的填充率可為30%?60%。
[0028] 反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻至室溫。得到的產(chǎn)物進(jìn)行分離、洗滌、干燥得到最終產(chǎn)物，例 如用去離子水和酒精分別離心洗滌3遍，得到的固體沉淀在80°C干燥。離心洗滌時(shí)，離心機(jī) 轉(zhuǎn)速可大于8000轉(zhuǎn)/分鐘。進(jìn)行干燥時(shí)，干燥設(shè)備可以是：烘箱，干燥箱，真空干燥箱或紅 外線燈。
[0029] 圖1示出根據(jù)本發(fā)明的方法的制得的YAG粉體的XRD圖譜，由圖1可知，制得的 YAG結(jié)晶性良好。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的方法的制得的YAG粉體的SEM圖，由圖2可知，制 得的YAG微晶顆粒尺寸均勻、分散性良好、晶面發(fā)育完整。
[0030] 本發(fā)明中，通過控制溶劑熱反應(yīng)中的反應(yīng)溶劑、反應(yīng)溫度、和/或反應(yīng)時(shí)間可以控 制所得的YAG微晶的形貌。具體而言，通過使溶劑熱反應(yīng)中的反應(yīng)溶劑中的水和酒精的用 量體積比在0:1?1:0之間改變、使溶劑熱反應(yīng)的反應(yīng)溫度在270?300°C之間改變、和/ 或使溶劑熱反應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間在5?24小時(shí)之間改變，可以控制所得的YAG微晶的顆粒尺寸 和/或使其表面具有特定晶面。例如使YAG微晶的顆粒平均尺寸在100?500nm之間改變， 使微晶表面為{110}面、{100}面、{211}面等。
[0031] 例如參見圖2、圖3、圖6可以看出溶劑熱反應(yīng)中的反應(yīng)溶劑和/或反應(yīng)溫度的改 變對(duì)YAG微晶的形貌的影響。圖2示出水：酒精=1:0、且反應(yīng)溫度為270°C的條件下所得 的YAG微晶的SEM圖，圖3示出水：酒精=1:0、且反應(yīng)溫度為280°C的條件下所得的YAG微 晶的SEM圖，圖6示出水：酒精=1: 1、且反應(yīng)溫度為270°C的條件下所得的YAG微晶的SEM 圖。由圖2和圖3可知，當(dāng)提高反應(yīng)溫度時(shí)，顆粒平均尺寸減小，且微晶表面{100}面的面 積減小，微晶表面由{110}面和{100}面（圖2)變?yōu)閧110}面和{211}面占主導(dǎo)（圖3)。 由圖2和圖6可知，當(dāng)提高反應(yīng)溶劑中酒精的比例時(shí)，顆粒平均尺寸有所減小，且微晶表面 {100}面的面積減小、出現(xiàn){211}面，微晶表面由{110}面和{100}面（圖2)變?yōu)閧110}面 和{211}面占主導(dǎo)（圖6)。
[0032] 本發(fā)明得到的YAG微晶，顆粒尺寸均勻，分散性良好，晶面發(fā)育完整，且通過改變 反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溶劑，可實(shí)現(xiàn)對(duì)YAG微晶形貌的調(diào)控。后續(xù)研究可利用不同微晶 形貌的YAG粉體，通過晶界設(shè)計(jì)，得到具有特定晶界的YAG透明陶瓷，用于激光和閃爍等領(lǐng) 域。
[0033] 本發(fā)明使用常見的金屬鹽作為原料，共沉淀得到前驅(qū)體，以酒精和水混合溶劑作 為反應(yīng)介質(zhì)，以不銹鋼反應(yīng)釜作為溶劑熱反應(yīng)設(shè)備。該方法成本低廉，過程中不涉及有毒物 質(zhì)，儀器設(shè)備簡(jiǎn)單，且通過改變溫度、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溶劑可方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)YAG微晶形貌的 調(diào)控。
[0034] 下面進(jìn)一步例舉實(shí)施例以詳細(xì)說明本發(fā)明。同樣應(yīng)理解，以下實(shí)施例只用于對(duì)本 發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā) 明的上述內(nèi)容作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。下述示例具體的 工藝參數(shù)等也僅是合適范圍中的一個(gè)示例，即本領(lǐng)域技術(shù)人員可以通過本文的說明做合適 的范圍內(nèi)選擇，而并非要限定于下文示例的具體數(shù)值。
[0035] 實(shí)施例1 1.配料 (1) 取 2.25g Al(N03)3.9H20，1.38g Υ(Ν03)3·6Η20 加入 40ml 去離子水，攪拌 30 分鐘， 得到A1 (N03) 3和Y (N03) 3的混合溶液，其中Al3+和Y3+的溶度分別為0· 〇9mol/L和0· Mmol/ L ； (2) 取9. 48g NH4HC03，加入40ml的去離子水，攪拌30分鐘得到碳酸氫銨溶液。
[0036] 2.共沉淀 將步驟1中得到的硝酸鹽溶液逐滴加入到碳酸氫銨溶液中，并不斷攪拌，室溫下反應(yīng) 并陳化12小時(shí)，得到沉淀，用去離子水離心洗滌直至pH = 7,之后80°C干燥，得到前驅(qū)體。
[0037] 3.溶劑熱反應(yīng) 取1. 15g沉淀，分散在100ml去離子水中，將得到的懸浮液加入250ml的不銹鋼反應(yīng)釜 中密封，在270°C下反應(yīng)5小時(shí)。自然冷卻至室溫后，將得到的產(chǎn)物分別用水和酒精離心洗 滌3次，烘干后得到產(chǎn)物。
[0038] X射線衍射結(jié)果表明，270°C下反應(yīng)5小時(shí)得到了結(jié)晶性良好的YAG，但產(chǎn)物中還含 有A10(0H)等雜相（圖1中的a)。產(chǎn)物的SEM照片顯示有兩種形貌的顆粒，結(jié)合已有研究 可知，片狀顆粒為A10 (0H)，而YAG為多面體形貌。得到的YAG分散性良好，顆粒平均尺寸為 450nm，微晶表面為{110}面和{100}面（圖2)。
[0039] 實(shí)施例2 1.配料 (1) 取 2.25g Al(N03)3.9H20，1.38g Υ(Ν03)3·6Η20 加入 40ml 去離子水，攪拌 30 分鐘， 得到A1 (N03) 3和Y (N03) 3的混合溶液，其中Al3+和Y3+的溶度分別為0· 〇9mol/L和0· Mmol/ L ； (2) 取9. 48g NH4HC03，加入40ml的去離子水，攪拌30分鐘得到碳酸氫銨溶液。
[0040] 2.共沉淀 將步驟1中得到的硝酸鹽溶液逐滴加入到碳酸氫銨溶液中，并不斷攪拌，室溫下反應(yīng) 并陳化12小時(shí)，得到沉淀，用去離子水離心洗滌直至pH = 7,之后80°C干燥，得到前驅(qū)體。
[0041] 3.溶劑熱反應(yīng) 取1. 15g沉淀，分散在100ml去離子水中，將得到的懸浮液加入250ml的不銹鋼反應(yīng)釜 中密封，在280°C下反應(yīng)5小時(shí)。自然冷卻至室溫后，將得到的產(chǎn)物分別用水和酒精離心洗 滌3次，烘干后得到產(chǎn)物。
[0042] X射線衍射結(jié)果表明，280°C下反應(yīng)5小時(shí)得到了結(jié)晶性良好的YAG，但產(chǎn)物中還含 有A10(0H)等雜相（圖1中的b)。產(chǎn)物的SEM照片顯示有兩種形貌的顆粒，結(jié)合已有研究 可知，片狀顆粒為A10(0H)，而YAG為多面體形貌。得到的YAG分散性良好，顆粒平均尺寸 為340nm。相比于270°C得到的YAG微晶，280°C得到的YAG微晶表面{100}面的面積逐漸 減小，{110}面和{211}面占主導(dǎo)（圖3)。
[0043] 實(shí)施例3 1.配料 (1) 取 2.25g Al(N03)3.9H20，1.38g Υ(Ν03)3·6Η20 加入 40ml 去離子水，攪拌 30 分鐘， 得到A1 (N03) 3和Y (N03) 3的混合溶液，其中Al3+和Y3+的溶度分別為0· 〇9mol/L和0· Mmol/ L ； (2) 取9. 48g NH4HC03，加入40ml的去離子水，攪拌30分鐘得到碳酸氫銨溶液。
[0044] 2.共沉淀 將步驟1中得到的硝酸鹽溶液逐滴加入到碳酸氫銨溶液中，并不斷攪拌，室溫下反應(yīng) 并陳化12小時(shí)，得到沉淀，用去離子水離心洗滌直至pH = 7,之后80°C干燥，得到前驅(qū)體。
[0045] 3.溶劑熱反應(yīng) 取1. 15g沉淀，分散在100ml去離子水中，將得到的懸浮液加入250ml的不銹鋼反應(yīng)釜 中密封，在300°C下反應(yīng)5小時(shí)。自然冷卻至室溫后，將得到的產(chǎn)物分別用水和酒精離心洗 滌3次，烘干后得到產(chǎn)物。
[0046] X射線衍射結(jié)果表明，300°C下反應(yīng)5小時(shí)得到了結(jié)晶性良好的YAG，但產(chǎn)物中還含 有極少量A10(0H)(圖1中的c)。產(chǎn)物的SEM照片顯示有兩種形貌的顆粒，結(jié)合已有研究 可知，片狀顆粒為A10(0H)，而YAG為多面體形貌。得到的YAG分散性良好，顆粒平均尺寸 為210nm。相比于實(shí)施例1，300°C時(shí)，{100}在YAG微晶表面消失，微晶表面全為{110}面 和{211}面（圖4)。
[0047] 實(shí)施例4 按以下表1中指定的溶劑，重復(fù)實(shí)施例1的方法。
[0048] X射線衍射結(jié)果表明酒精和水的混合溶劑作為反應(yīng)介質(zhì)，270°C下反應(yīng)5小時(shí)得到 了結(jié)晶性良好的YAG，但產(chǎn)物中還含有A10 (0H)等雜相（圖5中的a)。產(chǎn)物的SEM照片顯 示有兩種形貌的顆粒，結(jié)合已有研究可知，片狀顆粒為A10 (0H)，而YAG為多面體形貌。與實(shí) 施例1相比得到的YAG分散性變差，顆粒平均尺寸為260nm。相比于實(shí)施例1，酒精和水混 合溶劑作為反應(yīng)介質(zhì)時(shí)，270°C得到的YAG微晶表面{100}面的面積較小，出現(xiàn){211}面，且 {110}面和{211}面占主導(dǎo)（圖6)。
[0049] 實(shí)施例5 按以下表1中指定的溶劑，重復(fù)實(shí)施例2的方法。
[0050] X射線衍射結(jié)果表明，酒精和水的混合溶劑作為反應(yīng)介質(zhì)，280°C下反應(yīng)5小時(shí)得 到了結(jié)晶性良好的YAG，但產(chǎn)物中還含有A10 (0H)等雜相（圖5中的b)。產(chǎn)物的SEM照片顯 示有兩種形貌的顆粒，結(jié)合已有研究可知，片狀顆粒為A10 (0H)，而YAG為多面體形貌。YAG 顆粒平均尺寸為240nm。相比于實(shí)施例4,酒精和水混合溶劑作為反應(yīng)介質(zhì)時(shí)，280°C得到的 YAG微晶表面{100}面消失，微晶表面全為{110}面和{211}面（圖7)。
[0051] 實(shí)施例6 按以下表1中指定的溶劑，重復(fù)實(shí)施例3的方法。
[0052] X射線衍射結(jié)果表明，酒精和水的混合溶劑作為反應(yīng)介質(zhì)，300°C下反應(yīng)5小時(shí)得 到了結(jié)晶性良好的YAG，但產(chǎn)物中還含有極少量A10(0H)雜相（圖5中的c)。YAG顆粒平均 尺寸為150nm。相比于實(shí)施例4,酒精和水混合溶劑作為反應(yīng)介質(zhì)時(shí)，300°C得到的YAG微晶 表面{100}面的面積消失，微晶表面全為{110}面和{211}面（圖8)。
[0053] 實(shí)施例7 按以下表1中指定的溶劑，重復(fù)實(shí)施例3的方法。
[0054] X射線衍射結(jié)果表明，酒精為溶劑，300°C下反應(yīng)5小時(shí)得到的產(chǎn)物為非晶相。
[0055] 實(shí)施例8 按以下表1中指定的溶劑，重復(fù)實(shí)施例3的方法。反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)至24小時(shí)。
[0056] X射線衍射結(jié)果表明，酒精為溶劑，300°C下反應(yīng)24小時(shí)得到了純相YAG粉體（圖 9)。SEM結(jié)果表明YAG顆粒平均尺寸為100nm，得到的YAG微晶表面全為{110}面（圖10)。
[0057] 表1 YAG微晶形貌調(diào)控實(shí)施例

【權(quán)利要求】
1. 一種形貌可控的釔鋁石榴石微晶的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 配料：以可溶性鋁鹽和可溶性釔鹽為原料，按目標(biāo)化合物的化學(xué)計(jì)量比配比配制成 混合溶液； (2) 共沉淀：將步驟（1)所得的混合溶液逐滴滴加至沉淀劑中并不斷攪拌，室溫下反應(yīng) 并陳化12?24小時(shí)，分離沉淀、洗滌、干燥得到前驅(qū)體； (3) 溶劑熱反應(yīng)：將步驟（2)所得的前驅(qū)體分散于水-酒精溶液體系中得到的懸浮液置 于高壓釜內(nèi)，密封后于270?300°C反應(yīng)5?24小時(shí)，分離沉淀、洗滌、干燥即得到所述釔鋁 石榴石微晶； 其中，通過控制步驟（3)中的水-酒精溶液體系中的水和酒精的比例、溶劑熱反應(yīng)溫 度、和/或反應(yīng)時(shí)間來控制所得的釔鋁石榴石微晶的形貌。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（1)中，所述可溶性鋁鹽包括 A1(N03)3、A1C13、堿式醋酸鋁和草酸鋁中的至少一種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，步驟（1)中，所述可溶性釔鹽包 括Y(N03)3, YC13、和醋酸釔中的至少一種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，步驟（1)中，在所述混 合溶液中，鋁離子的濃度為〇· 075?0· 3mol/L。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，步驟（2)中，所述沉淀 劑為碳酸氫銨溶液和/或氨水。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟（2)中，所述碳酸氫銨溶液的濃 度為 1. 5 ?4. 5mol/L。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，步驟（3)中，所述水-酒 精溶液體系中，水和酒精的體積比為0:1?1:0。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，步驟（3)中，所述高壓 釜為不銹鋼反應(yīng)釜。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，步驟（3)中，溶劑熱反 應(yīng)的填充率為30%?60%。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述控制所得的釔鋁 石榴石微晶的形貌包括控制其顆粒尺寸和/或使其表面具有特定晶面。
【文檔編號(hào)】C01F17/00GK104229857SQ201410401103
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月14日
【發(fā)明者】徐夢(mèng)夢(mèng), 張志軍, 趙景泰, 余麗麗, 朱俊杰 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所, 上海大學(xué)