Особенности термохимического синтеза нанокристаллических порошков оксида эрбия, легированного лантаном

Abstract

Изучены особенности формирования нанокристаллических порошков оксида эрбия с добавкой оксида лантана методом термохимического синтеза (горения), предназначенных для получения высокоплотной керамики. Источниками для синтеза являлись азотнокислые соли эрбия и лантана, а в качестве диспергирующего агента для разделения агломератов использовали поливиниловый спирт. Легирующую и спекающую добавку – оксид лантана La2O3 – вводили в исходный состав в виде нитрата лантана. Исследования морфологических и структурных характеристик порошков с использованием методов сканирующей электронной микроскопии и рентгенофазового анализа показали, что образцыпорошковEr2О3 : La, прокаленные при 850 °С, имеют квазисферическую форму частиц с размерами 21–28 нм, а термическая обработка порошков при 1100 °С в воздушной атмосфере способствует росту частиц до 76–103 нм и их агломерации. Показано, что наноструктурированные порошки Er2О3 : La, полученные методом термохимических реакций и прокаленные при 850 ºС, интенсивно люминесцируют в ИК-области с центром на 1533,6 нм при возбуждении на 519 нм, а спектр люминесценции имеет форму, типичную для кристаллической матрицы.

The article describes the studied features of formation of nanocrystalline powders of erbium oxide with the addition of lanthanum oxide by the method of thermochemical synthesis (combustion), intended for obtaining high-density ceramics. The sources for synthesis were nitrate salts of erbium and lanthanum, and polyvinyl alcohol was used as a dispersing agent for separating agglomerates. The alloying and sintering additive – lanthanum oxide La2O3 – was introduced into the initial composition in the form of lanthanum nitrate. Studies of the morphological and structural characteristics of the powders using scanning electron microscopy and X-ray phase analysis showed that the Er2О3 : La powder samples calcined at 850 °C have a quasi-spherical particle shape with sizes of 21–28 nm, and heat treatment of the powders at 1100 °C in an air atmosphere promotes particle growth to 76–103 nm and their agglomeration. It is shown that nanostructured Er2O3 : La powders obtained by thermochemical reactions and calcined at 850 ºC luminesce intensely in the IR-area centered at 1533.6 nm upon excitation at 519 nm, and the luminescence spectrum has a shape typical for a crystalline matrix.