Золь-гель синтез оптически активных неорганических оксидных материалов

• Автор: Бойко, Андрей Андреевич
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 322 с. : ил.

Оглавление

Введение
Общая характеристика работы
ГЛАВА 1. Синтез функциональных неорганических оксидных материалов с использованием золь-гель метода
1.1. Систематизация золь-гель процессов синтеза
кремнеземсодержащих материалов
1.1.2. Особенности синтеза объемных кремнеземсодержащих материалов
1.2. Модификации золь-гель процесса при синтезе объемно-формованных функциональных материалов
1.3. Проблемы дегидратации функциональных золь-гель
материалов

1.4. Методы получения легированных стеклообразных
материалов на основе трансформации коллоидных систем
1.5. Способы получения функциональных кристаллических
материалов с использованием золь-гель процессов
1.5.1. Получение порошкообразных люминесцентных материалов на основе оксида иттрия и иттрий-алюминиевого граната, активированных ионами РЗЭ
Цели и задачи исследования
ГЛАВА 2. Исходные материалы, реагенты и методики
исследования
2.1 Классификация исходных материалов для формирования функциональных материалов
2.2. Модифицирование пирогенных кремнеземов (аэросилов) наночастицами оксидов переходных и редкоземельных металлов
2.3. Методы исследования физико-химических характеристик, структурных, оптических и люминесцентных свойств

получаемых материалов
ГЛАВА 3. Физико-химические основы золь-гель синтеза стеклообразных кремнеземных систем
ЗЛ. Формирование исходных коллоидов для золь-гель синтеза функциональных материалов
3.2. Физико-химические особенности процессов созревания и сушки объемно-формованных гелей
3.3.Влияние термической обработки, газовых сред и наполнителей на морфологию и микроструктурную организацию функциональных материалов
3.4. Физико-химические процессы формирования кремнегелей с использованием фторсодержащих соединений
3.5.У становление закономерностей формирования легированных гель-стекол и нанокомпозитов
3.6.Формирование оптических нанокомпозитов, содержащих триалкилфосфатные комплексы РЗЭ (Ег, УЬ, Ьи) в составе золь-гель матриц диоксида кремния
Выводы по 3-й главе
ГЛАВА 4. Получение порошкообразных наноструктурированных оксидных материалов, содержащих оптически активные ионы с использованием золь-гель процессов.
4.1. Золь-гель синтез ультрадисперсных порошков форстерита и муллита, легированных ионами хрома и формирование керамики на их основе
4.2. Синтез наноструктурированных порошков иттрий алюминиевого граната, легированного ионами РЗЭ.
Выводы по 4-й главе
ГЛАВА 5. Разработка технологических схем и перспективы применения функциональных оптических материалов.
5.1.Технология и применение гель-стекол и нанокомпозитов на
основе матриц диоксида кремния
5.2. Технологические схемы, свойства и применение
порошкообразных и керамических оптических материалов Выводы по 5-й главе '
Выводы
Список использованных источников
Приложения

щелочных металлов в химически стабильные междоузельные молекулы КГ, в результате чего уменьшается число предшественников 0(2) центров и к тому же снижается вероятность кристаллизации стекла при повторных термообработках.
В ряде работ [49-51] было показано, что газовая атмосфера при нагреве также оказывает влияние на физико-химические параметры стекла, изменяя его вязкость и поверхностное натяжение, что, в свою очередь, влияет на процесс уплотнения при спекании порошкообразных стеклянных заготовок. Газы, состоящие из неполярных молекул (сухой воздух, сухой азот, гелий и водород) не оказывают влияния на величину поверхностного натяжения стекла. Г азы же, состоящие из полярных молекул, такие как водяные пары, двуокись серы, аммиак и хлористый водород снижают поверхностное натяжение стекла. Для плавленого кварца пары воды не оказывают значительного влияния на поверхностное натяжение при температурах от 1100 до 1300 °С. Это указывает на то, что в этом температурном интервале не происходит адсорбции паров воды на кислородную поверхность плавленого кварцевого стекла.
В работе [49] рассмотрено влияние газовой среды (112Ога1, N2, воздух, НС1) на процесс спекания порошкообразных компонентов, состоящих из сферических частиц 8Ю2 средним размером 0,18 мкм. Перед экспериментами порошки отжигались при температуре 1000 °С в течение 5 часов на воздухе.
Было установлено, что пары воды при спекании снижают вязкость и величину поверхностного натяжения порошков БЮг путем образования силанольных групп на поверхности частиц, причем вязкость 8Ю2 уменьшается больше, чем поверхностное натяжение. Показано, что кислород не оказывает влияния на скорость уплотнения, а НС1 значительно затрудняет спекание компактов 8Ю2 из-за понижения величины поверхностного натяжения.
Эти недостатки были преодолены в работах [13, 52], в которых описан процесс формирования монолитного кварцевого стекла, имеющего низкое