Способ получения легированного алюмоиттриевого граната



Способ получения легированного алюмоиттриевого граната
Способ получения легированного алюмоиттриевого граната
Способ получения легированного алюмоиттриевого граната
Способ получения легированного алюмоиттриевого граната
Способ получения легированного алюмоиттриевого граната
Способ получения легированного алюмоиттриевого граната
Способ получения легированного алюмоиттриевого граната
Способ получения легированного алюмоиттриевого граната

 


Владельцы патента RU 2613994:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКТИВОВ И ОСОБО ЧИСТЫХ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ" (RU)

Изобретение относится к технологии получения соединений, относящихся к группе сложных оксидов со структурой граната, легированных щелочными и щелочноземельными элементами и элементами 3d группы, которые могут быть применены для изготовления различных люминесцентных материалов в оптоэлектронике, в том числе для изготовления светодиодных источников освещения. Способ осуществляют диспергированием твердого алюмоиттриевого оксидного производного в азотнокислых водных растворах солей легирующих элементов и последующей обработкой и выделением конечного продукта. При этом в качестве исходного алюмоиттриевого производного используют продукт, предварительно полученный совместным осаждением из азотнокислых водных растворов алюминия и иттрия. Полученный осажденный продукт затем подвергают фильтрации и промывке деионизированной водой. После этого выделенный продукт диспергируют при воздействии ультразвука в растворе легирующих элементов, выбранных из группы щелочных и щелочноземельных металлов и элементов 3d группы, образовавшуюся пульпу сушат при постоянном перемешивании, высушенный продукт измельчают и прокаливают при 1200°C до 1600°C. Изобретение позволяет получать алюмоиттриевый гранат с равномерным распределением легирующих элементов в количестве от 1⋅10-4 до 1 масс. %. 2 з.п. ф-лы, 4 ил., 3 табл., 4 пр.

 

Предлагаемое изобретение относится к технологии получения соединений относящихся к группе сложных оксидов со структурой граната, а именно касается получения алюмоиттриевого граната, легированного щелочными и щелочноземельными металлами и металлами 3d группы, которые могут быть применены для изготовления различных люминесцентных материалов в оптоэлектронике, в том числе для изготовления светодиодных источников освещения.

Как известно, алюмоиттриевый гранат (YAG) представляет собой сложный оксид иттрия и алюминия с химической формулой Y3Al5O12 и структурой граната. Алюмоиттриевый гранат (АИГ; YAG) имеет кубическую симметрию решетки, обладает изотропным тепловым расширением, устойчив к деформации при повышенных температурах (более 1000°C). Разработаны различные методы получения алюмоиттриевого граната в форме монокристаллов: метод выращивания кристаллов [Тугоплавкие соединения. Наука, стр. 579, 1979, Новосибирск], метод горизонтальной направленной кристаллизации (CN 1552956, C30B 15/00, 2004) и в форме порошков: метод твердофазного синтеза (conventional solid-state method) [JP 27966321, C09K 11/08, 1998], гидротермальный метод (solvothermal method) [Puttbach R.C. et al., J.Phys Chem. Solids, 1967 №1, 569-571; RU 2137867, C01F 17/00, 2000], метод «горения» (flame-synthesis method) или метод СВС (самораспространяющийся высокотемпературный синтез) [WO 2011102566, C09K 35/10, 2011], криохимический метод [CN 101497790, C30B 29/28, 2009], метод соосаждения из растворов (coprecipitation method) [US 68442585, C03C 35/106, 2005, CN 1562880, C04B 35/50, 2005; CN 101973569, C01F 17/00, 2011; CN 101870491, C01F 17/02, 2010; Ji Guang Coprecipitation synthesis, European Ceramic Soc, 2000, 20, p. 2395-2405], золь-гель метод (sol-gel method) [Яновская М.И. Формирование ультрадисперсных оксидных систем. Физико-химические ультрадисперсные системы. М.: Наука, 1987, стр. 189-191].

Для применения в области оптоэлектроники синтезируются различные легированные производные алюмоиттриевого граната. Например, описан алюмоиттриевый гранат, содержащий редкоземельные и редкие элементы, общей формулы: Y3-xРЗAl5O12, где РЗ - Ce, Eu, Nd, Yb, Cr, Sm, при x=0,03 [CN 101985397, C01F 17/00, 2011], и алюмоиттриевый гранат, легированный европием (Y2,97Eu0,03Al5O12) и церием (Y2,97Ce0,03Al5O12) [RU 2503754, C30B 29/28, 2014].

Легирование алюмоиттриевого граната элементами из ряда щелочных элементов (ЩЭ), щелочноземельных элементов (ЩЗЭ), 3d-элементов может проводиться с различными целями.

Известно, что Li и Na могут рассматриваться как добавки, улучшающие спекание керамики из этого материала, a Mn, Ni и Cr могут использоваться для придания материалу особых люминесцентных свойств [N. Hanami, Т. Katsumata, Н. Aizawa, М. Honda, М. Shibasaki, K. Otsubo, S. Komuro, Fluorescence Thermometer Based on Luminescence Imaging of Garnet Sensor, материалы конференции International Conference on Control, Automation and Systems 2008, Oct. 14-17, 2008, Seoul, Korea. W. Wang, J. Tang, S.T. Hsu, J. Wang, B.P. Sullivan, Energy transfer and enriched emission spectrum in Cr and Ce co-doped Y3Al5O12 yellow phosphors, Chemical Physics Letters 457 (2008) 103-105. W. Xiang, J. Zhong, Y. Zhao, B. Zhao, X. Liang, Y. Dong, Z. Zhang, Z. Chen, B. Liu, Growth and characterization of air annealing Mn-doped YAG: Ce single crystal for LED, Journal of Alloys and Compounds 542 (2012) 218-221. E.P. Dubrovina, V.A. Sandulenko, M.I. Demchuk, N.V. Kuleshov, V.P. Mikhailov, The optical spectroscopy of Ni-doped garnets, Chemical Physics Letters 170(5,6) (1990) 473-477].

Fe рассматривается как возможный сенсибилизатор люминесценции для получения лазерных материалов [V. Lupei, A. Lupei, S. Bonea, М. Nanau, М. Bolog, Energy transfer from Fe3+ to rare-earth ions in YAG and the problem of sensitization of laser emission, Journal de Physique IV, 1994, 04 (C4), p.C4-505-C4-508].

Mn и Ca могут служить модификаторами сцинтилляционных свойств материалов на основе алюмоиттриевого граната [K. Kamada, М. Nikl, S. Kurosawa, A. Beitlerova, A. Nagura, Y. Shoji, J. Pejchal, Y. Ohashi, Y. Yokota, A. Yoshikawa, Alkali earth co-doping effects on luminescence and scintillation properties of Ce doped Gd3Al2Ga3O12 scintillator, Optical Materials 41 (2015). P. 63-66].

В известном способе получения алюмоиттриевого граната, легированного редкоземельными элементами [RU 2503754, C30B 29/28, 2014], применяется метод осаждения, который осуществляют путем введения в водный раствор гидрокарбоната аммония, используемого в качестве осадителя, смесевого водного раствора азотнокислых солей алюминия, иттрия и легирующих элементов в количестве, соответствующем молярному соотношению гидрокарбоната аммония к суммарному количеству катионов металлов, равному 3,6:1. При этом осаждение проводят при перемешивании и в присутствии фторсодержащей добавки, вводимой в раствор осадителя в количестве 0,1-5 мол. % атомов фтора от количества осадителя, после чего перемешивают реакционную массу со скоростью 300-500 об/мин, выделяют осажденный продукт, промывают его водой, сушат при 100-150°C и прокаливают при температуре 1100°C. Осаждение осуществляют предпочтительно 2-молярным водным раствором гидрокарбоната аммония. В качестве исходного раствора совместного водного раствора азотнокислых солей алюминия, иттрия и легирующих элементов предпочтительно используют раствор с общей концентрацией ионов металлов 1 моль/л. При этом смесевой раствор катионов приливают предпочтительно со скоростью, равной 60 мл/мин, в качестве фторсодержащей добавки при осаждении используют водный раствор фторида аммония. В результате осуществления данного способа получается группа производных алюмоиттриевого граната, легированного редкоземельными элементами в виде высокочистых, однофазных порошков с субмикронным размером частиц и повышенной яркостью свечения. Однако, как показывает практика, описанный в данном патенте метод совместного осаждения из водных растворов при непосредственном добавлении растворов легирующих элементов к растворам солей алюминия и иттрия, применимый при получении производных алюмоиттриевого граната, легированного редкоземельными элементами, неэффективен при получении алюмоиттриевого граната, легированного рядом щелочных и щелочноземельных элементов. Выявлено, что щелочные и щелочноземельные элементы (Li, Na, K, Mg, Ca) не осаждаются количественно совместно с гранатом, как и некоторые 3d элементы (см. таблицу 1).

Другое направление в осуществлении метода соосаждения для получения легированного алюмоиттриевого граната сводится к тому, что в качестве исходного продукта используется сформированный заранее образец алюмоиттриевого граната, который пропитывают растворами легирующих добавок. Данный метод применен в известном способе, защищаемом патентом США [US 6844285, C03C 35/106, 2005] для получения прозрачного поликристаллического алюмоиттриевого граната, легированного оксидами магния и циркония (yttrium aluminium garnet co-doped with MgO and ZrO2), в котором весовое соотношение оксида магния к оксиду циркония варьируется от 1,5:1 до 3:1, предпочтительно - 2:1. При этом количество магния от общего веса составляет 200-1000 ppm, а оксида циркония - 70-600 ppm. Толщина получаемого материала составляет 0,8 мм. Получаемый продукт имеет суммарное пропускание 93% при длинах волн 400-700 нм и линейное (in line) пропускание 10% при длине волны 600 нм.

Исходный порошкообразный АИГ согласно описанию осуществления способа в цитируемом выше патенте сушат, прессуют под давлением порядка 5 ksi, а затем подвергают так называемому мокрому прессованию (изостатическое прессование) под давлением порядка 25 ksi. В случае использования образца АИГ в трубчатой форме проводят изостатическое прессование в полиуретановых трубках. Затем проводят предварительную термообработку получаемых образцов на воздухе при 900°C в течение двух часов, выжигание связки и спекание. Добавки вводят в виде растворов, пропитывая ими предварительно термообработанный образец. Растворы добавок получают растворением рассчитанных количеств нитрата магния Mg(NO3)2. 6H2O и/или цирконилнитрата ZrO(NO3)2 в деионизированной воде. После погружения образцов в раствор добавок их извлекают и помещают в вакуумную камеру при 27 дюймах рт.ст., а затем снижают вакуум до 15 дюймов рт.ст. в течение 30 минут. Затем образец извлекают из камеры, сушат на воздухе и повторно спекают при 900°C в течение 2 часов. При таких условиях нитраты переходят в оксиды. Спекание осуществляют в вольфрамо-молибденовых печах в токе влажного водорода, который барботируют через слой воды, получая пароводородный газовый поток. Спекание обычно проводят при 1750-1910°C, с нагревом со скоростью 15°C/мин и охлаждением до комнатной температуры со скоростью 30°C/мин. Влажный водород при введении в печь имеет температуру 1400°C. В получаемом продукте измеряется пропускание в диапазоне длин волн 400-700 нм.

Описано получение образцов АИГ, легированных только MgO, или только ZrO2, или MgO и ZrO2 одновременно. Образец, содержавший 350 ppm оксида магния и 374 ppm оксида циркония, был розового цвета, а содержавший 350 ppm оксида магния и 187 ppm оксида циркония - прозрачный. Данный способ как наиболее близкий по технической сущности заявленному способу принят за его прототип.

Недостатком известного способа-прототипа является неоднородность распределения легирующей вводимой добавки в алюмоиттриевом гранате. Добавка вводится на поверхность синтезированных частиц алюмоиттриевого граната, и, поскольку алюмоиттриевый гранат является тугоплавким оксидом, для ее равномерного распределения требуется неоправданно увеличивать время термообработки. В противном случае максимальная концентрация вводимой добавки будет реализовываться на поверхности его частиц. Кроме того, на равномерность распределения добавки могут оказывать влияние капиллярные явления в пространстве между частицами сформированного образца при его высыхании.

Целью создания нового изобретения является синтез группы производных алюмоиттриевого граната, легированных щелочными и щелочноземельными металлами и металлами 3d-группы, на примерах Li, Na, K, Mg, Ca, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, с равномерным распределением легирующих элементов в порошке. Для осуществления указанной цели предлагается способ получения легированного алюмоиттриевого граната, включающий стадию диспергирования твердого алюмоиттриевого оксидного производного в азотнокислых водных растворах солей легирующих элементов, где в качестве исходного алюмоиттриевого производного используют продукт, имеющий катионный состав алюмоиттриевого граната, предварительно полученный совместным осаждением из азотнокислых водных растворов алюминия и иттрия, взятых в количествах, соответствующих катионному составу алюмоиттриевого граната, выделенный фильтрацией и промытый водой, который затем диспергируют при воздействии ультразвука в смешанном азотнокислом водном растворе легирующих металлов, выбранных из группы щелочных и щелочноземельных металлов и элементов 3d группы, содержащем легирующие элементы в количестве от 1⋅10-4 до 1 масс. % по отношению к весу получаемого легированного граната, после чего образовавшуюся после диспергирования пульпу сушат при постоянном перемешивании, затем высушенный продукт измельчают, просевают и прокаливают при 1200-1600°C.

В качестве легирующих элементов 3d группы используют Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn. В качестве щелочных и щелочноземельных легирующих элементов используют Li, Na, K, Mg, Ca.

Предлагаемый способ существенно отличается от рассмотренного детально выше способа-прототипа [US 6844285]. В прототипе рассматривается получение алюмоиттриевого граната, содержащего оксиды магния и/или циркония, осуществляемое пропитыванием водными азотнокислыми растворами магния и/или циркония уже сформированного объекта из алюмоиттриевого граната в форме твердого диска или трубки, полученного из синтезированного порошкообразного алюмоиттриевого граната. При таком способе введения добавки может возникать неоднородность распределения добавок по готовому керамическому объекту, вызванная наличием капиллярного эффекта в пространстве между частицами сформированной заготовки при ее высыхании после введения добавок, а также тем, что растворы добавок при их нанесении распределяются на поверхности частиц тугоплавкого и достаточно инертного алюмоиттриевого граната и с трудом проникают внутрь частиц.

В отличие от прототипа в предлагаемом способе раствор добавок вводится в пульпу алюмоиттрийоксидного соединения, полученного после осаждения, не прошедшего высокотемпературной термической обработки и в котором еще не сформирована фаза граната. При термообработке осадка он оказывается в более реакционноспособном состоянии по сравнению с частицами тугоплавкого оксида, используемого в прототипе, и, как результат, в получаемом по предлагаемому способу легированном алюмоиттриевом гранате достигается более равномерное распределение легирующих элементов.

Прокаливание проводят при температуре 1200-1600°C, так как при этих температурах в прокаленных образцах формируется фаза граната

На свойства получаемых соединений оказывает влияние чистота исходных продуктов, поэтому в качестве исходных продуктов используют только чистые химические соединения, например реактивной квалификации и выше. В качестве исходных продуктов могут быть применены: алюминий азотнокислый квалификации «осч», оксид иттрия квалификации «4N», а также нитраты лития, натрия, калия, магния, кальция, хрома, марганца, железа, кобальта, никеля, меди, цинка квалификации не ниже «чда».

Ниже изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1

Готовят азотнокислые растворы алюминия и иттрия с концентрациями не ниже 1 моль/л по содержанию катиона. Затем готовят смесевой раствор, смешивая требуемые количества растворов иттрия азотнокислого и алюминия азотнокислого с соотношением катионов Al+3:Y3+, равным 5:3, исходя из их концентрации, определяемой одним из известных способов. Добавляют воду для обеспечения общей концентрации ионов металлов 1 моль/л. Также готовят растворы, содержащие индивидуальные легирующие добавки Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, с концентрациями 1 г/л в пересчете на металл. Готовят совместный раствор требуемых легирующих добавок.

В стеклянный стакан помещают водный раствор аммиака с концентрацией 5% и при постоянном перемешивании приливают к нему тонкой струей смесевой раствор катионов. Осадок отфильтровывают и промывают на фильтре водой.

Отфильтрованный осадок в требуемом количестве из расчета на 10 г готового продукта помещают в стеклянный стакан емкостью 100 мл, добавляют к нему совместный раствор легирующих компонентов, содержащий по 1 мл приготовленных растворов индивидуальных добавок. Проводят диспергирование осадка в растворе, обрабатывая стакан с осадком в ультразвуковой ванне в течение 10 минут при тщательном перемешивании.

Полученную пульпу загружают в кварцевый тигель и помещают в сушильный шкаф. Сушку ведут при температуре 100°C в течение 8 часов, перемешивая содержимое тигля каждый час или чаще, если это необходимо, чтобы избежать расслаивания. Просушенный продукт измельчают в агатовой ступке и просевают через сетку из полиамидных нитей с размером ячеек 100 мкм. Тигель с продуктом загружают в печь и проводят прокалку в температурном интервале от 1200°C до 1600°C в течение 2 часов после выхода печи на режим.

Описанным способом получают алюмоиттриевый гранат с добавками 3d элементов в количестве 1⋅10-2 масс. %. Результаты анализа методом атомно-эмиссионной спектрометрии с возбуждением пробы индуктивно связанной плазмой, приведенные в Таблице 2, подтверждают вхождение добавок Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn в состав АИГ при введении патентуемым способом.

Пример 2

Способом, аналогичным описанному в примере 1, готовят смесевой раствор алюминия, иттрия и церия с соотношением катионов Al3+:Y3+:Ce3+, равным 5:2,97: 0,03. Также готовят растворы, содержащие индивидуальные легирующие добавки Li, Na, K, Mg, Ca в концентрациях 10 г/л в пересчете на металл. Готовят совместный раствор требуемых легирующих добавок.

Получение осадка проводят аналогично примеру 1.

Отфильтрованный осадок в требуемом количестве из расчета на 10 г готового продукта помещают в стеклянный стакан емкостью 100 мл, добавляют к нему по 0,1, 0,5 или 1 мл растворов требуемых легирующих добавок. Далее осадок обрабатывают аналогично примеру 1.

Описанным способом получают алюмоиттриевый гранат, легированный церием, с добавками щелочных или щелочноземельных элементов в количестве 1⋅10-2 масс. % - 1⋅10-1 масс. %. Результаты анализа методом атомно-эмиссионной спектрометрии с возбуждением пробы индуктивно связанной плазмой, приведенные в Таблице 3, подтверждают вхождение добавок Li, Na, K, Mg, Ca в состав АИГ при введении патентуемым способом.

Описанный способ обеспечивает гомогенное распределение добавки в матрице алюмоиттриевого граната. Так, введение в состав алюмоиттриевого граната кальция патентуемым способом в количестве 1⋅10-2 масс. % - 5⋅10-2 масс. % не приводит к изменению его микроструктуры (Фиг. 1). В то же время в работе [Schuh L.H. Microstructure and defect chemistry of yttrium aluminium garnet ceramics // Eindhoven: Doctor thesis, Technical University of Eindhoven. 1989. 171 p.], в которой введение добавки кальция производилось на поверхность частиц спеченного оксида, введение 5⋅10-3 масс. % - 5⋅10-2 масс. % приводила к ограничению роста зерен и снижению среднего размера зерна в 4 раза.

Пример 3

Способом, описанным в примере 1, готовят смесевой раствор алюминия и иттрия с соотношением катионов Al3+:Y3+, равным 5:2,886. Способом, описанным в примере 1, получают осадок. Готовят раствор нитрата хрома (III) с концентрацией 10 г/л в расчете на хром. Отфильтрованный осадок в требуемом количестве из расчета на 10 г готового продукта помещают в стеклянный стакан и добавляют к нему 10 мл приготовленного раствора нитрата хрома. Далее осадок обрабатывают аналогично примеру 1. Описанным способом получают алюмоиттриевый гранат, активированный хромом, отвечающий формуле (Y0,962Cr0,038)3Al5O12 (что составляет 1 масс. % относительно массы образца АИГ). Спектр его фотолюминесценции приведен на Фиг. 2.

Пример 4

Способом, аналогичным описанному в примере 1, готовят смесевой раствор алюминия, иттрия и церия с соотношением катионов Al3+:Y3+:Ce3+, равным 5:2,955:0,03. Способом, описанным в примере 1, получают осадок. Готовят раствор нитрата хрома (III) с концентрацией 10 г/л в расчете на хром. Отфильтрованный осадок в требуемом количестве из расчета на 10 г готового продукта помещают в стеклянный стакан емкостью 100 мл, добавляют к нему 1,3 мл приготовленного раствора нитрата хрома. Далее осадок обрабатывают аналогично примеру 1. Описанным способом получают алюмоиттриевый гранат, активированный совместно церием и хромом, отвечающий формуле (Y0,985Ce0,01Cr0,005)3Al5O12. Спектр его фотолюминесценции приведен на Фиг. 3.

Таким образом, приведенные примеры демонстрируют применимость патентуемого способа для получения алюмоиттриевого граната, легированного щелочными и щелочноземельными металлами и металлами 3d группы. На Фиг. 4 приведена схема процесса получения алюмоиттриевого граната, легированного щелочными и щелочноземельными металлами и металлами 3d группы по предлагаемому способу. В частности, описанным методом может быть получен алюмоиттриевый гранат, активированный хромом (пример 3), который представляет интерес в качестве материала для люминесцентного термометра [N. Hanami, Т. Katsumata, Н. Aizawa, М. Honda, М. Shibasaki, K. Otsubo, S. Komuro, Fluorescence Thermometer Based on Luminescence Imaging of Garnet Sensor, материалы конференции International Conference on Control, Automation and Systems 2008, Oct. 14-17, 2008, Seoul, Korea], а также алюмоиттриевый гранат, со-активированный церием и хромом (пример 4), который представляет интерес в качестве материала люминофора для светодиодных источников освещения [W. Wang, J. Tang, S.T. Hsu, J. Wang, B.P. Sullivan, Energy transfer and enriched emission spectrum in Cr and Ce co-doped Y3Al5O12 yellow phosphors, Chemical Physics Letters 457 (2008) 103-105].

Ниже приводятся Табл. 1, 2, 3 и Фиг. 1, 2, 3, 4, подтверждающие характеристики полученных соединений.

Таблица 1 - результаты анализа методами масс-спектрометрии и атомно-эмиссионной спектрометрии с возбуждением пробы индуктивно связанной плазмой вхождения легирующих добавок в состав АИГ при введении методом осаждения.

Таблица 2 - результаты анализа методом атомно-эмиссионной спектрометрии с возбуждением пробы индуктивно связанной плазмой вхождения добавок Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn в состав АИГ при введении патентуемым способом.

Таблица 3 - результаты анализа методом атомно-эмиссионной спектрометрии с возбуждением пробы индуктивно связанной плазмой вхождения добавок Li, Na, K, Mg, Ca в состав АИГ при введении патентуемым способом

Фиг. 1 - Изображение сканирующей электронной микроскопии образцов АИГ:Ce без добавок и с добавкой Ca в количестве 5⋅10-2 масс. %.

Фиг. 2 - Спектр фотолюминесценции соединения (Y0,962Cr0,038)3Al5O12 из примера 3 и спектр фотовозбуждения того же соединения.

Фиг. 3 - Спектр фотолюминесценции соединения (Y0,985Ce0,01Cr0,005)3Al5O12 из примера 4.

Фиг. 4 - Схема процесса получения алюмоиттриевого граната, легированного щелочными и щелочноземельными металлами и металлами 3d группы по предлагаемому способу.

1. Способ получения легированного алюмоиттриевого граната, включающий стадию диспергирования твердого алюмоиттриевого оксидного производного в азотнокислых водных растворах солей легирующих элементов, последующую обработку и выделение конечного продукта, отличающийся тем, что в качестве исходного алюмоиттриевого производного используют продукт, имеющий катионный состав алюмоиттриевого граната, предварительно полученный совместным осаждением из смешанного водного раствора чистых азотнокислых солей алюминия и иттрия, выделенный фильтрацией, промытый водой, который затем диспергируют при воздействии ультразвука в смешанном водном растворе азотнокислых солей легирующих элементов, выбранных из группы щелочных и щелочноземельных металлов и элементов 3d группы, содержащих легирующие элементы в количестве от 1⋅10-4 до 1 масс. % по отношению к весу получаемого легированного граната, после чего образовавшуюся после диспергирования пульпу сушат при регулярном перемешивании, высушенный продукт измельчают, просеивают и прокаливают при температурах 1200-1600°С.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве легирующих элементов 3d группы используют Cr, Mn, Fe, Со, Ni, Cu, Zn.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве щелочных и щелочноземельных легирующих элементов используют Li, Na, K, Mg, Са.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к материалам для ювелирной промышленности, а именно к искусственным материалам для изготовления имитаций природных драгоценных и полудрагоценных камней и технологии их синтеза.

Изобретение относится к области лазерной техники и касается монокристаллического материала для дисковых лазеров. Монокристаллический материал выполнен на основе алюмоиттриевого граната, активированного ионами иттербия.

Изобретение относится к области лазерной техники и касается монокристаллического материала с неоднородным распределением оптических примесей по заданному закону вдоль активного лазерного элемента со следующей структурной формулой: где где z - пространственная координата, направленная вдоль длины кристалла и определяющая изменение концентрационного профиля ионов эрбия и иттербия, в системе отсчета, берущей начало на входной грани активного элемента, и имеющая значения от 0 до 1 см.

Изобретение относится к технологии получения нанопорошка иттрий-алюминиевого граната, который используют в качестве исходного порошка оксидной керамики, в диспергированном состоянии в качестве наполнителя или пигмента или в качестве исходного порошка для получения монокристалла или покрытия, нанесенного методом пламенного распыления.
Изобретение относится к области выращивания из расплава профилированных кристаллов тугоплавких соединений методом Степанова и изготовления из них монокристаллических цилиндрических шайб, которые могут быть использованы в приборостроении, машиностроении.

Изобретение относится к области изготовления оптического элемента путем соединения нескольких кристаллов гранатов. Такие композитные оптические элементы широко применяются в лазерах и других оптических устройствах.
Изобретение относится к выращиванию монокристаллов тербий-скандий-алюминиевого граната и может быть использовано в магнитной микроэлектронике для сцинтилляторной и лазерной техники, в частности для создания изоляторов Фарадея для лазерного излучения высокой средней по времени мощности и высокой энергии в импульсе.
Изобретение относится к технологии выращивания кристаллов для пассивных лазерных затворов, используемых в современных лазерах и лидарах, работающих в области 1,2-1,55 мкм.

Изобретение относится к отрасли оптической обработки информации и может быть использовано для управления когерентными потоками света в оптоэлектронных и магнитофонных приборах, системах отображения, хранения и передачи информации и др.

Изобретение относится к монокристаллу со структурой типа граната, который может быть использован в оптической связи и устройствах для лазерной обработки. Данный монокристалл представлен общей формулой (Tb3-xScx)(Sc2-yAly)Al3O12-z, где 0<x<0,1; 0≤y≤0,2; 0≤z≤0,3, является прозрачным и способен ингибировать образование трещин в процессе резки.

Изобретение предназначено для светотехники и может быть использовано в светодиодах белого свечения, лампах дневного света, светильниках, автомобильных фарах и дизайне освещения.

Изобретение относится к области светотехники и может быть использовано при изготовлении светодиодов и систем преобразования света. Нитридный люминофор с красным свечением, возбуждаемый излучением в диапазоне длин волн 200-570 нм, имеет общую формулу Lis(M(1-x)Eux)1MgmAlnSipNq, где M=Sr, Ca, Ba, взятые отдельно или их смесь, 0,045≤s≤0,60; 0,005≤х≤0,12; 0≤m≤0,12; 0≤n≤1,0; 1,0≤р≤2,40; 3,015≤q≤4,20; причём для всех композиций 2,0≤р+n≤2,40 и q≠4.

Изобретение может быть использовано при изготовлении сцинтилляционных элементов, применяемых в детекторах ионизирующих излучений, в частности нейтронов. Сцинтилляционное стекло получают из композиции SiO2, Li2CO3, MgO, Al2O3, AlF3, CeO2, а для подавления окисления ионов церия в стекло вводят добавку металлического кремния (Si) в количестве 0,001-10 мас.%.

Изобретение относится к получению алюминатных люминофоров, активированных ионами редкоземельных металлов, и может быть использовано при производстве материалов для источников и преобразователей света.

Изобретение относится к светотехнике, в частности к полимерным люминесцентным композициям, применяемым для изготовления устройств общего и местного освещения. Полимерная композиция, возбуждаемая синим светодиодом, содержит прозрачный поликарбонат с показателем текучести расплава 6-40 г/10 мин, фотолюминофор - иттрия-гадолиния алюмогаллиевый гранат, активированный церием, формулы (YGd)3(AlGa)5O12:Ce, воск полиэтиленовый в виде порошка с размером частиц 18-30 мкм, термостабилизатор - Ultranox 626 и Tinuvin 360.

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано в светодиодах белого свечения. Люминофор имеет общую стехиометрическую формулу ( Y 0,65 ± x   G d 0,30 ± x   L u 0,01   T b 0,01   C e 0,03 ) 3   ( A l 19   y B 0,1 ) 2   ( A l O 3,96 C l 0,02 P 0,02 ) 3 0.05 ≤ x ≤ 0.15,   0.02 ≤ y ≤ 0.04 с квантовым выходом Q>0,9, кубическую структуру граната с пространственной группой Ia3d со спектральными параметрами: λв = 460+_3 нм; λиз = 570+_3 нм, где λиз - длина волны возбуждения люминофора; λиз - длина волны излучения люминофора.

Изобретение относится к неорганической химии и может быть использовано при получении люминофоров для покрытий флуоресцентных ламп. Гамма оксид алюминия, полученный из квасцов, в количестве 85%-95% по массе смешивают с 0,4%-1,8% по массе спекающего агента - NH4F и 2,5%-13% по массе зародышей альфа оксида алюминия.
Изобретение относится к «светящимся» картону или бумаге и может быть использовано для декоративно-прикладных работ, в художественном и детском творчестве, в полиграфии и рекламе при изготовлении фотографий, рисунков, визиток.

Изобретение относится к светотехнике и может быть использовано в синеизлучающих светодиодах твердотельных источников белого света. Люминесцирующий материал на основе алюмината иттрия, включающего оксид церия, соответствует общей формуле (Y1-xCex)3±αAl5O12+1,5α, где х - атомная доля церия, равная 0,01-0,20; 0<α≤0,5 или 0>α≥1,5.
Изобретение относится к технологии получения соединений сложных оксидов со структурой граната, содержащих редкоземельные элементы, которые могут быть применены для изготовления светодиодных источников освещения.

Изобретение относится к новым неорганическим кристаллическим сцинтилляционным материалам на основе бромида лантана, легированного церием, и может быть использовано для регистрации ионизирующего излучения – гамма-квантов, рентгеновского излучения, космических излучений, элементарных частиц в фундаментальной физике, технике и медицине.
Наверх