[发明专利]激光辐照制备稀土离子掺杂石榴石结构纳米晶体的方法

权利要求书

1.一种激光辐照制备稀土离子掺杂石榴石结构纳米晶体的方法，以溶胶-凝胶法为基础，其特征在于在制备过程的最后阶段直接使用激光作用于凝胶上，依次包括以下工艺步骤：

步骤（1） 将掺杂稀土离子的稀土氧化物M₂O₃溶于浓度为1～10mol/L的硝酸（HNO₃）中，或者将掺杂稀土离子的稀土硝酸盐M(NO₃)₃溶入二次去离子水中，配制成0.01~2mol/L的稀土硝酸盐溶液；其中，M代表Nd、Er、Yb、Dy、Tm、Ho、Eu、Tb、Ce、Pm、Sm稀土元素；

步骤（2） 将作为基质材料的石榴石结构晶体（A₃B₅O₁₂）所需原料Ga₂O₃、Gd₂O₃溶于硝酸中，或者Y和Al的硝酸盐溶入二次去离子水中，配制成0.1~5mol/L的硝酸盐溶液，其中，A代表Gd或Y；B代表Ga或Al；

步骤（3） 按照摩尔比为：A:M:B=3(1-x):3x:5的比例分别量取步骤（2）中Gd，或Y的硝酸盐溶液（A(NO₃)₃、步骤（1）中稀土硝酸盐溶液（M(NO₃)₃）、步骤（2）中Ga或Al的硝酸盐溶液（B(NO₃)₅，混合均匀形成硝酸盐混合溶液，其中x=0.01~0.5；

步骤（4） 将柠檬酸与A、M、B三种金属离子的摩尔数之和按1~4:1的摩尔比加入到步骤（3）中所述的硝酸盐混合溶液中，得到柠檬酸和金属离子硝酸盐的混合溶液；

步骤（5） 然后向步骤（4）中的混合溶液中滴加氨水，调节其pH值到2~4；

步骤（6） 将步骤（5）中调节好pH值的混合溶液置于磁力加热搅拌器上，调节其搅拌速度为100~300转/分，控制温度在60~90℃之间，反应10~24小时，最终得到透明粘稠状凝胶；

步骤（7） 将步骤（6）得到的透明粘稠状凝胶涂覆一薄层到片状材料上；

步骤（8） 将步骤（7）涂覆有透明粘稠凝胶的薄片直接用激光辐照，即制得稀土离子掺杂石榴石结构纳米晶体。

2.根据权利要求1所述激光辐照制备稀土离子掺杂石榴石结构纳米晶体的方法，其特征在于步骤（1）中所述原料稀土氧化物M₂O₃，或者稀土硝酸盐M(NO₃)₃其纯度均为95%-99.99%；步骤（2）中所述的原料氧化轧（Gd₂O₃）、氧化镓（Ga₂O₃），或Y和Al的硝酸盐为六水硝酸钇（Y(NO₃)₃.6H₂O）和九水硝酸铝（Al(NO₃)₃.9H₂O），其纯度均均为95%-99.99%。

3.根据权利要求1所述激光辐照制备稀土离子掺杂石榴石结构纳米晶体的方法，其特征在于所述片状材料为硅片、或玻璃片、或蓝宝石片。

4.根据权利要求1所述激光辐照制备稀土离子掺杂石榴石结构纳米晶体的方法，其特征在于所述激光辐照为OPO激光器发出的激光、或飞秒激光器发出的激光、或雷宝激光器发出的激光、或激光雕刻机发出的激光、或二氧化碳激光器发出的激光进行激光辐照。

5.根据权利要求1或2所述激光辐照制备稀土离子掺杂石榴石结构纳米晶体的方法，其特征在于所述掺杂的稀土离子包括单独掺杂一个稀土元素、或共同掺杂两种以上的多个稀土元素。

6.根据权利要求1或3所述激光辐照制备稀土离子掺杂石榴石结构纳米晶体的方法，其特征在于所述将透明粘稠凝胶涂覆到片状材料上，是将凝胶直接涂覆、或用甩胶机均匀涂覆、或用高压喷雾喷涂。

7.根据权利要求1或4所述激光辐照制备稀土离子掺杂石榴石结构纳米晶体的方法，其特征在于所述激光辐照是一个激光器发出的一束激光辐照，或一个激光器发出的至少分成两束的多束入射激光束同时辐照，或者是至少两个的多个激光器同时发出的多束入射激光束同时辐照。