Otrzymywanie i charakterystyka nanoproszków Y3Al5O12 syntezowanych na drodze reakcji spaleniowej inicjowanej promieniowaniem mikrofalowym

• Autorzy: Gizowska M. , Kobus I. , Perkowski K. , Zalewska M. , Konopka G. , Witosławska I. , Osuchowski M. , Jakubiak K. , Witek A.

Warianty tytułu

EN

Fabrication and properties of Y3Al5O12 nanopowders obtained by microwave induced solution combustion synthesis

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki otrzymywania ceramicznego proszku granatu itrowo-glinowego (YAG) metodą spaleniową. W metodzie spaleniowej wykorzystuje się wysokoenergetyczną reakcję pomiędzy azotanami metali, a substancją redukującą. W przedstawionych badaniach jako substancje redukujące zastosowano glicynę i mocznik. Na podstawie danych termodynamicznych oszacowano, że temperatura płomienia powstającego podczas reakcji egzotermicznej będzie wynosić powyżej 1000°C, co powinno zapewnić dobre wykrystalizowanie ziaren YAG. Wykonano syntezy spaleniowe z użyciem mocznika i glicyny dodawanych w ilościach stechiometrycznych i zanalizowano produkty reakcji. Otrzymany przy obecności glicyny amorficzny półprodukt dopiero po wygrzaniu w temperaturze 1000°C przechodzi w fazę YAG. Tak otrzymany proszek ceramiczny ma postać aglomeratów cząstek o średnicy ok. 50 nm. Natomiast korzystając z mocznika otrzymano proszek, którego główną fazą jest YAG. Tak otrzymany proszek ceramiczny charakteryzuje się cząstkami o średnicy ok. 100 nm występującymi w postaci aglomeratów o porowatości wewnętrznej.

EN

The paper presents results of combustion method utilization for yttrium aluminum garnet (YAG) ceramic powder fabrication. The combustion method is based on the high energy reaction between the metal nitrates and reducing agent. In this study, glycine and urea were used as the reducing substances. On the basis of the thermodynamic data, the temperature of the flame generated during the exothermic reaction was estimated, at above 1000°C. In this conditions YAG grains should crystallize. Combustion synthesis was performed using urea and glycine in stoichiometric quantities. After synthesis the reaction products were analyzed. Reaction with glycine lead to an amorphous product which was transformed to YAG phase after annealing at temperature of 1000°C. The obtained ceramic powder occurs in the form of agglomerates of particles having a diameter approx. 50 nm. In contrast, use of urea gives a powder which main phase is the YAG. The obtained ceramic powder is characterized by particles having a diameter of approx. 100 nm present in the form of agglomerates with internal porosity.

Słowa kluczowe

PL

synteza spaleniowa; nanoproszek YAG; SCS inicjowana promieniowaniem mikrofalowym

EN

solution combustion synthesis; YAG nanopowder; microwave induced SCS

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych
• Czasopismo: Szkło i Ceramika
• Rocznik: 2016
• Tom: R. 67, nr 5
• Strony: 23--26
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Gizowska M.

• Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych

autor

Kobus I.

• Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych

autor

Perkowski K.

• Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych

autor

Zalewska M.

• Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych

autor

Konopka G.

• Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych

autor

Witosławska I.

• Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych

autor

Osuchowski M.

• Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych

autor

Jakubiak K.

• Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych

autor

Witek A.

• Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych

Bibliografia

• [1] Okuyama K., Lenggoro I. W. (2003), Preparation of nanoparticles via spray route, „Chemical Engineering Science”, 58, 537–547.
• [2] Iskandar F. (2009), Nanoparticle processing for optical applications – A review, „Advanced Powder Technology”, 20, 283–292.
• [3] Laishram K., Mann R., Malhan N. (2012), Effect of complexing agents on the powder characteristics and sinterability of neodymium doped yttria nanoparticles, „Powder Technology”, 229, 148–151.
• [4] Wang J., Zheng S., Zeng R., Dou S. (2009), Microwave Synthesis of Homogeneous YAG Nanopowder Leading to a Transparent Ceramic, „Journal of American Ceramic Society”, 92 (6), 1217–1223.
• [5] Xiaolin Z., Duo L., Hong L., Jiyang W., Haiming Q., Yuanhua S. (2011), Microstructural characteristics of Nd:YAG powders leading to transparent ceramics, „Journal of Rare Earths”, 29 (6), 585–591.
• [6] Atkinson H. V., Davies S. (2000), Fundamental Aspects of Hot Isostatic Pressing: An Overview, „Metallurgical and Materials Transactions A”, 31A, 2981–3000.
• [7] Li X., Stevenson A., Messing G., Dickey E. C. (2008), EDX Analysis of Grain Boundary Segregation in 1 at % Nd Doped Polycrystalline YAG, „Microscopy and Microanalysis”, 14 (S2), 1420–1421.
• [8] Kamińska I., Fronc K., Sikora B., Baranowska-Korczyc A., Sobczak K., Wojciechowska T., Paszkowicz W., Minikayew R., Chwastyk M., Stępień P., Paterczyk B., Wilczyński G., Włodarczyk J., Gawlak M., Elbaum D., Up converting Gd2O3, Gd3Al5O12 Y3Al5O12 nanoparticles for In vitro fluorescent imaging, Biomolecules and Nanostructures, Pułtusk, 15–19 May 2013.
• [9] Kingsley J. J., Patil K. C. (1988), A novel combustion process for the synthesis of fine particle α-alumina and related oxide materials, „Materials Letters”, 6 (11), 427–432.
• [10] Kingsley J. J., Suresh K., Patil K. C. (1990), Combustion synthesis of fine particle rare earth orthoaluminates and yttrium aluminum garnet, „Journal of Solid State Chemistry”, 88 (2), 435–442.
• [11] Mangalaraja R. V., Mouzon J., Hedström P., Kero I., Ramam K. V. S., Camurri C. P., Odén M. (2008), Combustion synthesis of Y2O3 and Yb–Y2O3 Part I. Nanopowders and their characterization, „Journal of Materials Processing Technology”, 208, 415–422.
• [12] Terashi Y., Purwanto A., Wang W., Iskandar F., Okuyama K. (2008), Role of urea addition in the preparation of tetragonal BaTiO3 nanoparticles using flame-assisted spray pyrolysis, „Journal of the European Ceramic Society”, 28, 2573–2580.
• [13] Shao Z., Zhou W., Zhu Z. (2012), Advanced synthesis of materials for intermediate-temperature solid oxide fuel cells, „Progress in Materials Science”, 57, 804–874.
• [14] Suan M. S. M., Johan M. R., Siang T. C. (2012), Synthesis of Y3Ba5Cu8O18 superconductor powder by auto combustion reaction: Effects of citrate–nitrate ratio, „Physica C: Superconductivity”, 480, 75–78.
• [15] Yen W. M., Weber M. J. (2004), Inorganic Phosphors: Compositions, Preparation and Optical Properties, Boca Raton-London-New York-Washington D. C.
• [16] Balabanov S. S., Gavrishchuk E. M., Kut’in A. M., Permin D. A. (2011), Self-Propagating High-Temperature Synthesis of Y2O3 Powders from Y(NO3)3x(CH3COO)3(1 – x)·nH2O, „Inorganic Materials”, 47 (5), 484–488.
• [17] McKittrick J., Shea L. E., Bacalski C. F., Bosze E. J. (1999), The influence of processing parameters on luminescent oxides produced by combustion synthesis, „Displays”, 19, 169–172.
• [18] Kamińska I. (2016), Nanostruktury tlenkowe domieszkowane lantanowcami lub metalami przejściowymi do obrazowania biomedycznego, Instytut Fizyki Polskiej Akademii Nauk 2016 (rozprawa doktorska).
• [19] McKittrick J., Shea L.E., Sastry I. S. R., Bacalski C. (1998), Synthesis of phosphors via rapid exothermic reactions, [w:] Proceedings of the Sixth Internaltional Conference on Luminescent Materials, red. C. R. Ronda, T. Welker, Pennington (New Jersey), 22–42.
• [20] Carvalho J. F., De Vicente F. S., Marcellin N., Odier P., Hernandes A. C., Ibanez A. (2009), Synthesis of YAP phase by a polymeric method and phase progression mechanisms, „Journal of Thermal Analysis and Calorimetry”, 96 (3), 891–896.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.