Определение гранулометрического состава порошков алюмоиттриевого граната методом лазерной дифракции

Представлены методология и результаты исследования гранулометрического состава наноструктурированного порошка алюмоиттриевого граната, активированного церием, методом лазерной дифракции, основанным на различии в характере рассеивания лазерного излучения на частицах разного размера. Измерения проводили в токе дисперсионной среды, поэтому из-за агрегации частиц порошка получаемые размеры были завышены. Опробовали различные дисперсионные среды (вода, этанол, изопропанол) и добавки (соли Na и ПАВ) для снижения степени агрегации. По сравнению со стандартной системой вода - измеряемая проба большинство модифицированных тем или иным способом сред показывали снижение агломерации в процессе измерений. Наиболее стабильные результаты получили в случае изопропанола и воды с добавлением фосфатов Na, эффективно препятствующих процессу агрегации. Таким образом установлено, что лучшая среда при определении гранулометрического состава - вода с добавлением ортофосфата Na. В такой среде коллоидная система достаточно стабилизирована, а компоненты просты и общедоступны.

алюмоиттриевый гранат, гранулометрический состав, лазерная дифракция, наноструктурированный порошок, yttrium aluminum garnet (YAG), particle size distribution, laser diffraction, nanostructured powder

1. Бакунов В. С., Беляков А. В. Технология керамики как процесс аккумулирования и диссипации энергии / Конструкции из композиционных материалов. 2005. № 2. С. 5 - 18.

2. Merac M. R., Kleebe H. J., Müller M. M., Reimanis I. E. Fifty Years of Research and Development Coming to Fruition; Unraveling the Complex Interactions during Processing of Transparent Magnesium Aluminate (MgAl2O4) Spinel / J. Am. Ceram. Soc. 2013. N 96(11). P. 3341 - 3365.

3. Ikesue A., Aung Y. Ceramic laser materials / Nat. Photonics. 2008. N 2. P. 721 - 727.

4. Lupei V., Lupei A. Nd:YAG at its 50th anniversary: Still to learn / J. Luminesc. 2016. Vol. 169. Part B. P. 426 - 439.

5. Zych E., Brecher C., Wojtowicz A., Lingertat H. Luminescence properties of Ce-activated YAG optical ceramic scintillator materials / J. Luminesc. 1997. N 75. P. 193 - 203.

6. Mihokova E., Nikl M., Mares J., Beitlerova A., Vedda A., Nejezchleb K., Blazek K., D’Ambrosio C. Luminescence and scintillation properties of YAG: Ce single crystal and optical ceramics / J. Luminesc. 2007. N 126. P. 77 - 80.

7. Nishiura S., Tanabe S., Fujioka K., Fujimoto Y. Properties of transparent Ce: YAG ceramic phosphors for white LED / Optical Mater. 2011. N 33. P. 688 - 691.

8. Raukas M., Kelso J., Zheng Y., Bergenek K., Eisert D., Linkov A., Jermann F. Ceramic Phosphors for Light Conversion in LEDs / ECS J. Solid State Sci. Technol. 2013. Vol. 2. Issue 2. P. R3168 - R3176.

9. Kuntz J., Roberts J., Hough M., Cherepy N. Multiple synthesis routes to transparent ceramic lutetium aluminum garnet / Scripta Mater. 2007. N 57(10). P. 960 - 963.

10. Nikl M., Mares J., Solovieva N., Li H., Liu X., Huang L., D’Ambrosio C. Scintillation characteristics of Lu3Al5O12: Ce optical ceramics / J. Appl. Phys. 2007. N 101(3). P. 033515-1 - 033515-5.

11. Chen C., Zhou S., Lin H., Yi Q. Fabrication and performance optimization of the magneto-optical (Tb1 - xRx)3Al5O12 (R = Y, Ce) transparent ceramics / Appl. Phys. Lett. 2012. Vol. 101. N 13. P. 131908-1 - 131908-4.

12. Seeley Z. M., Cherepy N. J., Payne S. A. Homogeneity of Gd-based garnet transparent ceramic scintillators for gamma spectroscopy / J. Crystal Growth. 2013. N 379. P. 79 - 83.

13. Seeley Z. M., Cherepy N. J., Payne S. A. Expanded phase stability of Gd-based garnet transparent ceramic scintillators / J. Mater. Res. 2014. N 29(19). P. 2332 - 2337.

14. Воробьёва В. Н., Астафьев Г. В. Методы исследования нефтей и нефтепродуктов, присадок, катализаторов, адсорбентов. - М.: Химия, 1967. - 430 с.

15. Романков П. Г., Курочкина М. И. Экстрагирование из твердых материалов. - М.: Химия, 1983. - 256 с.

16. Домкин К. И., Трусов В. А., Недорезов В. Г. Оптические методы определения размеров мелкодисперсных материалов / Международный симпозиум «Надежность и качество»: сб. тр. Т. 2. - Пенза, 2011. С. 154 - 158.

17. Тимощук Е. И., Самойлов В. М., Тимощук Е. В., Смирнов В. К. Применение лазерной дифракции для определения размеров частиц наполнителей и пресс-порошков в производстве тонкозернистых графитов / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2010. Т. 76. № 5. С. 26 - 29.

18. Пименова Н. В., Пермин Д. А. Исследование гранулометрического состава ультратонких порошков Y2O3 / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2012. Т. 78. № 5. С. 41 - 46.

19. Эстемирова С. Х., Печищева Н. В., Кожина Г. А. Определение размера частиц ультрадисперсных порошков твердых растворов манганитов (Nd, Gd)xCa1 - xMnO3 методом фотонной корреляционной спектроскопии / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2015. Т. 81. № 12. С. 26 - 31.

20. Сокольский Г. В., Макаренков Д. А., Рыжов А. В., Лобастов С. Л. Исследование процесса диспергирования многокомпонентных пигментных паст в водной среде / Химическая промышленность сегодня. 2013. № 12. С. 38 - 43.

21. Sigmund W., Bell N., Bergstro L. Novel Powder-Processing Methods for Advanced Ceramics / J. Am. Ceram. Soc. 2000. N 83(7). P. 1557 - 1574.

22. Lewis J. A. Colloidal Processing of Ceramics / J. Am. Ceram. Soc. 2000. N 83(10). P. 2341 - 2359.

23. Shqau K., Akbar S., Verweij H., Dutta P. Electrosteric dispersants used in colloidal processing of ceramics / Ohio State University. CISM. Literature Review. 2005. P. 1 - 17.

24. Liang Y., Hilal N., Langston P., Starov V. Interaction forces between colloidal particles in liquid: Theory and experiment / Adv. Colloid Interface Sci. 2007. Vol. 134 - 135. N 31. P. 151 - 166.

25. ГОСТ 25659-83. Люминофор для люминесцентных ламп белой цветности. - М.: Министерство химической промышленности, 1983. - 15 с.

26. Тимощук Е. И., Самойлов В. М., Ляпунов А. Я., Балаклиенко Ю. М., Борунова А. Б. Определение размеров частиц тонкодисперсных порошков искусственного графита методом лазерной дифракции / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2012. Т. 78. № 11. С. 25 - 28.

27. Lv Y., Liu H., Sang Y., Liu S., Chen T., Qin H., Wang J. Electrokinetic properties of Nd:YAG nanopowder and a high concentration slurry with ammonium poly (acrylic acid) as dispersant / J. Mater. Sci. 2010. Vol. 45. N 3. P. 706 - 712.

28. Горелова А. В., Коломиченко Н. С., Маньшина А. А., Михайлов М. Д., Семенча А. В. Стабилизация наночастиц алюмоиттриевого граната в коллоидных растворах / Современные проблемы науки и образования. 2013. № 3. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id= 9294 (29.05.17).

29. Досовицкий Г. А., Кузнецова Д. Е., Волков П. А., Напольский К. С., Росляков И. В., Великодный Ю. А., Мудрецова С. Н., Богатов К. Б., Михлин А. Л., Досовицкий А. Е. Наноструктурированный порошок Y3Al5O12:Ce, полученный соосаждением / Наукоемкие технологии. 2013. Т. 14. № 3. С. 48 - 52.

30. Фролов Ю. Г. Курс коллоидной химии Поверхностные явления и дисперсные системы. - М.: Химия, 1989. - 464 с.

31. Васильев В. А., Каралин Э. А., Абрамов А. Г. Адсорбция катиона натрия на поверхности алюмооксидных катализаторов дегидратации 1-фенилэтанола / Вестник Казанского технологического университета. 2011. № 13. С. 73 - 76.

32. Huo D., Zheng Y., Sun X., Li X., Liu S. Preparation of transparent Y2O3 ceramic by slip casting and vacuum sintering / J. Rare Earths. 2012. Vol. 30. N 1. P. 57 - 62.

33. Марченко Р. Т. Физическая и коллоидная химия. - М.: Высшая школа, 1965. - 374 с.