專利名稱：摻雜鐵納米粒子的多孔玻璃及其制備方法
摻雜鐵納米粒子的多孔玻璃及其制備方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于光電材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種摻雜金屬粒子的多孔玻璃及其制備方 法，尤其涉及一種摻雜鐵納米粒子的多孔玻璃及其制備方法。
背景技術(shù)：
摻雜有金屬粒子的復(fù)合材料在光學(xué)、電子、抗菌以及催化等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用， 尤其是摻雜有金屬粒子的玻璃材料，在光學(xué)、電子領(lǐng)域有重要的應(yīng)用。當(dāng)金屬納米粒子被摻 入玻璃時(shí)，玻璃基質(zhì)將粒子彼此隔離開，形成量子點(diǎn)，使得電子的局域性和相干性增強(qiáng)，引 起量子限域效應(yīng)。同時(shí)，當(dāng)金屬納米粒子的尺寸遠(yuǎn)小于光場(chǎng)波長時(shí)，作用于粒子上的電場(chǎng)也 明顯不同于周圍的介質(zhì)宏觀場(chǎng)，其極化過程將改變局域的介電常數(shù)，從而產(chǎn)生介電限域效 應(yīng)。這些效應(yīng)都會(huì)導(dǎo)致玻璃的非線性光學(xué)性能的顯著提高，使具有非線性光學(xué)性能的復(fù)合 材料在光存儲(chǔ)、傳輸和開關(guān)等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，例如與電子開關(guān)器件相比，全光 光子開關(guān)器件具有開關(guān)時(shí)間短、節(jié)能以及壽命長等優(yōu)點(diǎn)，將成為未來光電設(shè)備的重要組成 部件。
目前，常用的制備摻雜有金屬納米粒子玻璃的方法有熔融法、離子注入法以及溶 膠凝膠法等，這些工藝相對(duì)比較成熟。但是，這些方法也都存在著一些不足之處，例如熔 融法需要將金屬鹽與玻璃料混合后在高溫下進(jìn)行熔融，由于玻璃體系的粘度較大，金屬顆 粒在玻璃基質(zhì)中不容易實(shí)現(xiàn)均勻分散。離子注入法是將金屬以離子形式注入到玻璃基質(zhì) 中，再通過熱處理得到金屬納米粒子，這種方法需要使用昂貴的離子注入設(shè)備，并且注入深 度有限，金屬納米粒子只能分布在玻璃基質(zhì)表面。還有一種方法是利用溶膠凝膠法制備玻 璃，制備時(shí)，同時(shí)將含有金屬鹽的溶液與玻璃溶膠混合，通過后處理得到含有金屬納米粒子 的玻璃，金屬納米粒子的分散也相對(duì)比較均勻，但是這種方法制備玻璃，工藝復(fù)雜、生產(chǎn)周 期較長，且玻璃制品的強(qiáng)度較低，達(dá)不到實(shí)用的要求。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有的摻雜金屬粒子的玻璃存在金屬粒子分 散不均勻、玻璃制品強(qiáng)度低的問題，提供一種鐵納米粒子在玻璃中分散均勻、鐵納米粒子粒 徑均勻、機(jī)械強(qiáng)度大的摻雜鐵納米粒子的多孔玻璃。
本發(fā)明進(jìn)一步要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中一熔融法存在金屬粒子在 玻璃中分散不均勻的問題、離子注入法制備的金屬納米粒子只能分布在玻璃基質(zhì)表面的問 題、溶膠凝膠法的工藝復(fù)雜生產(chǎn)周期較長的問題，提供一種可以將鐵金屬納米粒子均勻分 散在玻璃中、工藝簡單、制備方便的摻雜鐵納米粒子的多孔玻璃的制備方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的一技術(shù)方案是一種摻雜鐵納米粒子的多孔玻 璃，以均勻分布有聯(lián)通微孔的多孔玻璃為基材，在多孔玻璃的微孔內(nèi)均勻分布有鐵納米粒 子，所述微孔的孔徑為4 lOOnm，微孔的體積占多孔玻璃總體積的25 40%。
摻雜鐵納米粒子的多孔玻璃中，所述多孔玻璃主要由以下重量份數(shù)的成分組成
權(quán)利要求
1.一種摻雜鐵納米粒子的多孔玻璃，其特征在于，以均勻分布有聯(lián)通微孔的多孔玻璃 為基材，在多孔玻璃的微孔內(nèi)均勻分布有鐵納米粒子，所述微孔的孔徑為4 lOOnm，微孔 的體積占多孔玻璃總體積的25 40%。
2.如權(quán)利要求1所述的摻雜鐵納米粒子的多孔玻璃，其特征在于，所述多孔玻璃主要 由以下重量份數(shù)的成分組成SiO294.0 98.0B2O31.0—3.0Al2O31.0 3.0Na2O0-1.0ZrO20~1.0。
3.一種摻雜鐵納米粒子的多孔玻璃的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)、分別配制鐵離子溶液和用于還原鐵離子的還原劑溶液；O)、選用均勻分布有聯(lián)通微孔的多孔玻璃，將多孔玻璃分別置于鐵離子溶液和還原 劑溶液中各至少浸泡一次，即制備出摻雜鐵納米粒子的多孔玻璃；所述微孔的孔徑為4 lOOnm，微孔的體積占多孔玻璃總體積的25 40%。
4.如權(quán)利要求3所述的摻雜鐵納米粒子的多孔玻璃的制備方法，其特征在于，所述 步驟(1)中，所述鐵離子溶液是將含鐵化合物溶解在溶劑中制成，所述鐵離子溶液濃度為 lmol/L lXl(T6mol/L。
5.如權(quán)利要求4所述的摻雜鐵納米粒子的多孔玻璃的制備方法，其特征在于，所述含 鐵化合物為氯化鐵、硝酸鐵或硫酸鐵，所述溶劑為水或乙醇。
6.如權(quán)利要求3所述的摻雜鐵納米粒子的多孔玻璃的制備方法，其特征在于，所述步 驟(1)中，所述還原劑溶液的濃度為lX10_2mol/L lX10_6mol/L，所述還原劑溶液是將用 于鐵離子還原的還原劑溶解在溶劑中制成。
7.如權(quán)利要求6所述的摻雜鐵納米粒子的多孔玻璃的制備方法，其特征在于，所述還 原劑為硼氫化鉀或硼氫化鈉，所述溶劑為水或乙醇。
8.如權(quán)利要求3所述的摻雜鐵納米粒子的多孔玻璃的制備方法，其特征在于，所述步 驟O)中，所述多孔玻璃置于鐵離子溶液中浸泡時(shí)，浸泡時(shí)間不少于0. ，然后將多孔玻璃 取出，沖洗。
9.如權(quán)利要求3所述的摻雜鐵納米粒子的多孔玻璃的制備方法，其特征在于，所述步 驟O)中，所述多孔玻璃置于還原劑溶液中浸泡時(shí)，浸泡時(shí)間不少于0. ，然后將多孔玻璃 取出，沖洗。
10.如權(quán)利要求3所述的摻雜鐵納米粒子的多孔玻璃的制備方法，其特征在于，所述多 孔玻璃主要由以下重量份數(shù)的成分組成SiO2 94.0 98.0B2O3 1.0 3.0Al2O3 1.0 3.0Na2O 0-1.0ZrO2 0 1·0ο
全文摘要
本發(fā)明公開了一種摻雜鐵納米粒子的多孔玻璃及其制備方法，該玻璃是以均勻分布有聯(lián)通微孔的多孔玻璃為基材，在微孔內(nèi)均勻分布有鐵納米粒子，所述微孔的孔徑為4～100nm，微孔的體積占多孔玻璃總體積的25～40％。制備方法包括以下步驟選用均勻分布有聯(lián)通微孔的多孔玻璃；分別配制鐵離子溶液和用于還原鐵離子的還原劑溶液；將多孔玻璃分別置于鐵離子溶液和還原劑溶液中各至少浸泡一次，即制備出摻雜鐵納米粒子的多孔玻璃。本發(fā)明的多孔玻璃具有鐵金屬納米粒子分散均勻、粒徑均勻、機(jī)械強(qiáng)度大的特點(diǎn)，并且制備方法可以將鐵金屬納米粒子均勻分散在玻璃中，工藝簡單、制備方便。
文檔編號(hào)C03C11/00GK102030478SQ20091019028
公開日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2009年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月24日
發(fā)明者周明杰, 陸樹新, 馬文波 申請(qǐng)人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司