Синтез керамического порошка иттрий-алюминиевого граната, легированного рутением
В.Е. Супрунчук, А.А. Кравцов, Л.В. Тарала, Е.В. Медяник, Ф.Ф. Малявин, В.А. Лапин, Д.П. Бедраков
ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
DOI: 10.26456/pcascnn/2024.16.1016
Оригинальная статья
Аннотация: В работе были получены образцы керамических порошков иттрий-алюминиевого граната легированных ионами рутения. Вводимое количество рутения составило 5 и 10 масс.% соответственно. В качестве температуры для отжига были использованы 1150 и 1600°С. В ходе работы было рассмотрено изменение морфологии керамических порошков иттрий-алюминиевого граната легированных ионами рутения с помощью сканирующей электронной микроскопии. Элементный состав был изучен с помощью энергодисперсионной спектроскопии. Фазовый состав исследовали методом рентгенофазного анализа. Удельная площадь поверхности керамического порошка оценена методом Брунауэра-Эммета-Теллера. Для полученных образцов выявленоповышение площади удельной поверхности керамического порошка со снижением количественного содержания рутения в системе. Для всех образцов было установлено наличие примесных фаз. Выявлено, что повышение температуры прокаливания до 1600°С приводило к уменьшению количественного содержания примесных фаз, однако не приводило к их полному устранению. Образец с самым близким к монофазному составу был получен при содержании в составе материала не более 5 масс.% рутения. Результаты, полученные с помощью дифференциального термического анализа, показали, что содержание рутения в применяемых количествах не оказывает влияниена кинетику фазовых переходов, а также кинетику потери массы порошков–прекурсоров.
Ключевые слова: иттрий-алюминиевый гранат, легирование, керамический порошок, синхронный термический анализ, рутений
- Супрунчук Виктория Евгеньевна – к.х.н., доцент, старший научный сотрудник, сектор синтеза нанопорошков научно-исследовательской лаборатории перспективных материалов и лазерных сред научно-лабораторного комплекса чистых зон, ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
- Кравцов Александр Александрович – к.т.н., заведующий сектором синтеза нанопорошков научно- исследовательской лаборатории перспективных материалов и лазерных сред научно-лабораторного комплекса чистых зон, ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
- Тарала Людмила Викторовна – научный сотрудник сектора синтеза нанопорошков научно- исследовательской лаборатории перспективных материалов и лазерных сред научно-лабораторного комплекса чистых зон, ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
- Медяник Евгений Викторович – научный сотрудник сектора спекания керамики научно- исследовательской лаборатории технологии перспективных материалов и лазерных сред научно- лабораторного комплекса чистых зон, ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
- Малявин Федор Федорович – заведующий сектором спекания керамики научно-исследовательской лаборатории технологии перспективных материалов и лазерных сред научно-лабораторного комплекса чистых зон, ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
- Лапин Вячеслав Анатольевич – к.т.н., старший научный сотрудник сектора физико-химических методов исследования и анализа научно-исследовательской лаборатории технологии перспективных материалов и лазерных сред, научно-лабораторный комплекс чистых зон, ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
- Бедраков Дмитрий Павлович – инженер сектора эксплуатации и обслуживания чистых зон, научно- лабораторный комплекс чистых зон, ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
Ссылка на статью:
Супрунчук, В.Е. Синтез керамического порошка иттрий-алюминиевого граната, легированного рутением / В.Е. Супрунчук, А.А. Кравцов, Л.В. Тарала, Е.В. Медяник, Ф.Ф. Малявин, В.А. Лапин, Д.П. Бедраков // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2024. — Вып. 16. — С. 1016-1024. DOI: 10.26456/pcascnn/2024.16.1016.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Briat, B. Attribution of the absorption bands of ruthenium-doped yttrium gallium garnet crystals to Ru3+, Ru4+, and Ru5+ 4d-ions by MCD / B. Briat, F. Ramaz, H. B. Rjeily, J. A. Hodges // Optical Materials. – 2005. – Vol. 27. – I. 4. – P. 691-697. DOI: 10.1016/j.optmat.2004.03.028.
2. Tarala, V.A. Synthesis of YSAG:Er ceramics and the study of the scandium impact in the dodecahedral and octahedral garnet sites on the Er3+ energy structure / V.A. Tarala, M.S. Nikova, S.V. Kuznetsov et al. // Journal of Luminescence. – 2022. – V. 241. – Art. № 118539. – 9 p. DOI: 10.1016/j.jlumin.2021.118539.
3. Liu, Y. Crystal structure evolution and luminescence property of Ce3+-doped Y2O3-Al2O3-Sc2O3 ternary ceramics / Y. Liu, S. Hu, Y. Zhang et al. // Journal of the European Ceramic Society. – 2020. – V. 40. – I. 3. – P. 840-846. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2019.10.022.
4. Wu, S.-Y. Theoretical studies of the local structures and the EPR parameters for Ru3+ in the garnets / S.-Y. Wu, Q. Fu, J.-Z. Lin, H.-M. Zhang // Optical Materials. – 2007. – V. 29. – I. 8. – P. 1014-1018. DOI: 10.1016/j.optmat.2006.03.036.
5. Ru, Y. Synthesis of yttrium aluminum garnet (YAG) powder by homogeneous precipitation combined with supercritical carbon dioxide or ethanol fluid drying / Y. Ru, Q. Jie, L. Min, L. Guoqiang // Journal of the European Ceramic Society. – 2008. – V. 28. – I. 15. – P. 2903-2914. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2008.05.005.
6. Chen, Z.-H. Synthesis of highly sinterable YAG nanopowders by a modified co-precipitation method / Z.-H. Chen, Y. Yang, Z.-G. Hu et al. // Journal of Alloys and Compounds. – 2007. – V. 433. – I. 1-2. – P. 328-331. DOI: 10.1016/j.jallcom.2006.06.084.
7. Yu, S. Fabrication of Nd:YAG transparent ceramics using powders synthesized by citrate sol-gel method / S. Yu, W. Jing, M. Tang et al. // Journal of Alloys and Compounds. – 2019. – V. 772. – P. 751-759. DOI: 10.1016/j.jallcom.2018.09.184.
8. Kravtsov, AA. Novel synthesis of low-agglomerated YAG:Yb ceramic nanopowders by two-stage precipitation with the use of hexamine / A.A. Kravtsov, I.S. Chikulina, V.A. Tarala, et al. // Ceramics Inttrnational. – 2019. – V. 45. – I. 1. – P. 1273-1282. DOI: 10.1016/j.ceramint.2018.10.010.
9. Powder Diffraction File JCPDS-ICDD PDF-2. (Release, 2013). – Режим доступа: www.url: https://www.icdd.com/pdf-2. – 22.07.2024.
10. Takeuchi, A. Thermally induced Faraday rotation in Ru4+-substituted magnetic garnet / A. Takeuchi, R. Sakai, K. Ando, K. Shinagawa // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. – 2001. – V. 226-230. – Part 2. – P. 1990-1991. DOI: 10.1016/S0304-8853(01)00108-1.
11. Gadow, R. Synthesis of Submicron, Nanostructured Spherical Powders of Y3Al5O12-phases by the method by ultrasonic spray pyrolysis and investigation of their structure and properties / R. Gadow, V.I. Antipov, A.G. Kolmakov et al. // Ceramics. – 2022. – V. 5. – I. 2. – P. 201-209. DOI: 10.3390/ceramics5020017.
12. Kravtsov, AA. Nucleation and growth of YAG: Yb crystallites: a step towards the dispersity control / A.A. Kravtsov, I.S. Chikulina, V.A. Tarala, et al // Ceramics International. – 2020. – V. 46. – I. 18. – Part A. – P. 28585-28593. DOI: 10.1016/j.ceramint.2020.08.016.