Spraypyrolyse av keramiske oksidmaterialer

Abstract

Denne oppgaven er et studium av effekten av prosessparametere og kjemiske parametere i produksjon av keramiske oksider ved spraypyrolyse. Undersøkelsene har blitt utført ved fremstilling av europiumdopet og ikke-dopet pulver av yttriumoksid, Y2O3, i en storskalafremstillingsenhet. Ved å variere én parameter om gangen ble effekten av den enkelte parameter undersøkt. Den kjemiske parameteren som ble undersøkt i dette arbeidet var komplekseringsmiddel. Ikke-komplekserte forløperløsninger ble sammenlignet med løsninger kompleksert med etendiamintetraacetatsyre eller maleinsyre. Prosessparameterne som ble undersøkt var gjennomstrømningshastighet av bæregass og forløperløsning. De undersøkte gjennomstrømningshastighetene var 15, 30 og 40 m3 per time for bæregass og 75, 150 og 300 mL per minutt for forløperløsning. Prøvene fremstilt med en gjennomstrømning av bæregass på 30 m3 per time og forløperløsning på 75 mL per minutt ble reprodusert med 1,5 % europiumdoping. Alle prøver ble kalsinert ved 600 °C i 2 timer og karakterisert med hensyn på utbytte, faserenhet, krystallstørrelse, partikkelstørrelse, partikkelmorfologi og spesifikt overflateareal. For de europiumdopede prøvene ble også fotoluminescensegenskaper undersøkt. Prøvene var nanorkrystallinske med gjennomsnittlige krystallstørrelser under 20 nm for kalsinerte prøver. Partiklene var for det meste sfæriske, men når komplekseringsmidler ble brukt, økte andelen av partikler med uregelmessig form. Dette ble tilskrevet intern trykkoppbygning og lavere mekanisk styrke. Det ble vist at når forholdet mellom gjennomstrømningshastigheten til forløperløsning og bæregass var høyt, ble noen av pulverne fuktige. Høyt partialtrykk av vanndamp med påfølgende metning og kondensering ble foreslått som forklaring. Fotoluminescensytelsen var lavere i den europiumdopede prøven som ble fremstilt med etendiamintetraacetatsyre som komplekseringsmiddel.