專利名稱：一種高硅氧藍色發(fā)光玻璃及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電材料領(lǐng)域，尤其涉及一種高硅氧藍色發(fā)光玻璃。本發(fā)明還涉及高硅氧藍色發(fā)光玻璃的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著稀土離子摻雜的發(fā)光材料在照明、顯示、激光與光放大和信息等領(lǐng)域中的不斷應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)稀土離子摻雜的納米發(fā)光粒子在復(fù)合材料中能夠產(chǎn)生更加優(yōu)異的發(fā)光性能， 但傳統(tǒng)的固相燒結(jié)方法難以制備納米尺寸的發(fā)光粒子。盡管目前一些新的制備方法，例如水熱合成法、溶膠凝膠法等可以得到分散性較好的發(fā)光粒子。然而，隨著高亮度照明設(shè)備、 高功率激光和顯示技術(shù)的發(fā)展，對發(fā)光材料的化學穩(wěn)定性、機械強度、耐熱沖擊、耐高能離子輻照、激發(fā)光透過率和可加工性能等方面的要求不斷地提高。但傳統(tǒng)的納米熒光粉和凝膠材料已經(jīng)逐漸不能滿足上述性能的要求，無法適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)和生活需求。石英玻璃由于具有良好的化學穩(wěn)定性、熱膨脹系數(shù)小，耐熱沖擊、低光學損耗和高機械強度，非常適合作為稀土發(fā)光離子的基質(zhì)材料。但是石英玻璃中稀土離子摻雜濃度不高，容易自發(fā)團簇產(chǎn)生濃度猝滅效應(yīng)，不利于器件的小型化，極大地限制石英玻璃的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種高硅氧藍色發(fā)光玻璃，包括有高硅氧納米微孔玻璃基材，以及均勻分布在所述高硅氧納米微孔玻璃基材內(nèi)微孔中、化學通式為 Re1-JmxVO4的納米發(fā)光微晶；其中，Re是選自Y(釔)、La(鑭)或Gd(釓)中的至少一種，χ 的取值范圍為IX ΙΟ—4 0. 05。所述的高硅氧藍色發(fā)光玻璃，其中，高硅氧納米微孔玻璃基材中包括重量百分比組分為94. 0% 98. 0%的 SiO2,1. 0% 3. 0%的 B2O3,1. 0% 3. 0%的 A1203。本發(fā)明還提供上述高硅氧藍色發(fā)光玻璃的制備方法，制備流程如下按照化學通式Rei_xTmxV04中各元素的化學計量比，提供Re的源化合物、Tm(銩)的源化合物以及V(釩)的源化合物，接著配置成含Re離子、Tm離子以及V離子的浸泡溶液 (浸泡溶液中，Tm離子摩爾濃度為1 X 10_5 0. lmol/L, Re離子摩爾濃度為0. 1 2mol/L， V離子摩爾濃度為0. 1 2mol/L)；其中，Re是選自Y、La或Gd中的至少一種，χ的取值范圍為IX 10_4 0. 05 ；Re的源化合物為Re的硝酸鹽、Re的氯化物或Re的硫酸鹽中的至少一種；Tm的源化合物為Tm的硝酸鹽、Tm的氯化物或Tm的硫酸鹽中的至少一種；V的源化合物為硫酸氧釩或偏釩酸氨中的至少一種；將高硅氧納米微孔玻璃基材放入上述浸泡溶液中浸泡IOmin 證，優(yōu)選30min 5h ；將浸泡過的高硅氧納米微孔玻璃基材(其微孔體積占高硅氧納米微孔玻璃總體積的25 40% )放入1000 1350°C下進行燒結(jié)處理1 釙，冷卻，制得所述高硅氧藍色發(fā)光玻璃。
3
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點本發(fā)明的高硅氧玻璃中均勻分布有RehTmxVO4S光納米晶，具有很高的發(fā)光效率。高硅氧玻璃具有類似于石英玻璃的物理化學性能，其良好的化學穩(wěn)定性、小的熱膨脹系數(shù)、強的耐熱沖擊、低光學損耗和高機械強度，非常適合作為稀土發(fā)光離子的基質(zhì)材料。本發(fā)明選用高硅氧納米微孔玻璃作為發(fā)光離子基質(zhì)材料，由于高硅氧納米微孔玻璃特殊的孔結(jié)構(gòu)，能夠通過微孔制成納米尺寸的納米發(fā)光微晶，并且納米發(fā)光微晶在高硅氧納米微孔玻璃的微孔中能夠被良好地分散，避免了團簇引起的濃度猝滅效應(yīng)。由于微孔的體積占高硅氧納米微孔玻璃總體積的25 40%，這樣保證了微孔內(nèi)能有足夠數(shù)量的納米發(fā)光微晶，使本發(fā)明的玻璃具有良好的發(fā)光性能。另外，這種高硅氧納米微孔玻璃基質(zhì)對紫外光有良好的透過性能，非常有利于發(fā)光粒子對激發(fā)波長的吸收，從而提高發(fā)光效率。高硅氧納米微孔玻璃經(jīng)燒結(jié)后，微孔收縮將納米發(fā)光微晶封閉起來形成密實的微晶玻璃，納米發(fā)光微晶封閉能保持產(chǎn)品的穩(wěn)定性，并且選用高硅氧納米微孔玻璃基材中 SiO2的含量不低于94%，其成分類似于石英玻璃，具有類似于石英玻璃的優(yōu)異物理和化學性能，例如化學穩(wěn)定性好、機械強度高、低熱膨脹系數(shù)、耐熱沖擊等。這些優(yōu)良性能使得本發(fā)明的玻璃能夠被應(yīng)用在許多特殊的領(lǐng)域中，尤其是應(yīng)用在一些惡劣環(huán)境中，例如高溫、高壓、高振動和潮濕環(huán)境下的照明與顯示，高功率高重復(fù)頻率的固態(tài)激光領(lǐng)域，長期露天工作的太陽能材料領(lǐng)域等等。


圖1為本發(fā)明高硅氧藍色發(fā)光玻璃的制備工藝流程圖；圖2所示為實施例2所制備的高硅氧藍色發(fā)光玻璃在310nm紫外光激發(fā)下的發(fā)射光譜；其發(fā)射主峰位置位于476nm ；圖3所示為實施例2所制備的高硅氧藍色發(fā)光玻璃監(jiān)測476nm發(fā)光的激發(fā)光譜。
具體實施例方式本發(fā)明提供一種高硅氧藍色發(fā)光玻璃，包括有高硅氧納米微孔玻璃基材，以及均勻分布在所述高硅氧納米微孔玻璃基材內(nèi)微孔中的Re1-JmxVO4納米發(fā)光微晶，經(jīng)燒結(jié)微孔收縮形成包裹納米發(fā)光微晶的無孔密實的高硅氧玻璃；其中，Re是選自Y、La或Gd中的至少一種，χ的取值范圍為1X10_4 0. 05。高硅氧藍色發(fā)光玻璃中，高硅氧納米微孔玻璃基材主要由以下重量百分比的組分為SiO2 94.0% 98.0%B2O3 1.0% 3.0%Al2O3 1.0% 3.0%。制造上述高硅氧藍色發(fā)光玻璃的方法，如圖1所示，制備流程如下步驟Si、按照化學通式RehTmxVO4中各元素的化學計量比，提供Re的源化合物、 Tm的源化合物以及V的源化合物，接著配置成含Re離子、Tm離子以及V離子的浸泡溶液； 其中，Re是選自Y、La或Gd中的至少一種，χ的取值范圍為1X10_4 0. 05 ；Re是以離子態(tài)存在，Tm也是以離子態(tài)存在；步驟S2、選取具有均勻聯(lián)通微孔的高硅氧納米微孔玻璃為基材，將其放入浸泡溶液中浸泡IOmin 5h，優(yōu)選30min 5h ；步驟S3、將浸泡后的高硅氧納米微孔玻璃逐步升溫至1000 1350°C下燒結(jié)1 5小時，制得高硅氧藍色發(fā)光玻璃。上述制備方法步驟Sl中，Re的源化合物為其可溶性鹽，如Re的硝酸鹽、Re的氯化物或Re的硫酸鹽中至少一種；Tm的源化合物為其可溶性鹽，如Tm的硝酸鹽、Tm的氯化物或 Tm的硫酸鹽中至少一種；V的源化合物為其可溶性釩化合物，如，硫酸氧釩或偏釩酸氨；所述的浸泡溶液中Tm離子摩爾濃度為1 X 10_5 0. lmol/L, Re離子(包括Y3+、La3+以及Gd3+ 總離子數(shù))摩爾濃度為0. 1 2mol/L，V離子摩爾濃度為0. 1 2mol/L。上述制備方法步驟S3中，所述燒結(jié)處理還包括先以10°C /min的速度升溫到 400°C，再以15°C /min的速度升溫到900°C，之后以5°C /min速度升溫到1000 1350°C。下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的較佳實施例作進一步詳細說明。實施例1稱取0. 099mol的六水合硝酸釔(Y(NO3)3 · 6H20)、0. Imol的硫酸氧釩(VOSO4)禾口 0. OOlmol的六水合硝酸銩(Tm(NO3)3) · 6H20溶于IOOml的蒸餾水中，配制成含有0. 99mol/ L ￥3+、111101/1釩離子和0.0111101/1 Tm3+的浸泡溶液。將高硅氧納米微孔玻璃(94.0% SiO2, 3.0% B2O3'3.0% Al2O3 ；且微孔體積占高硅氧納米微孔玻璃總體積的25% )浸泡到浸泡溶液中IOmin后取出，在室溫下晾至表面干燥后置入高溫爐中，高溫爐的升溫過程是先以10°C /min的速度升到400°C，再以15°C /min的速度到900°C，之后以5°C /min速度到 1300°C，在1300°C下對浸泡后的微孔玻璃保溫燒結(jié)池，玻璃隨爐冷卻至室溫取出。經(jīng)過切割和拋光，制得含化學通式為Ya99TmatllVO4納米發(fā)光微晶的高硅氧藍色發(fā)光玻璃。實施例2稱取0. Imo 1的六水合硝酸釔(Y (NO3) 3 · 6H20)、稱取0. 09mo 1的六水合硝酸釓 (Gd(NO3)3^H2O)、0. 2mol 的硫酸氧釩(VOSO4)和 0. Olmol 的六水合硝酸銩(Tm(NO3)3) ·6Η20 溶于IOOml的蒸餾水中，配制成含有l(wèi)mol/L Y3\0. 9mol/L Gd3+、2mol/L釩離子和0. lmol/L Tm3+的浸泡溶液。將高硅氧納米微孔玻璃(96. 0% SiO2, 3.0% B2O3，1.0% Al2O3 ；且微孔體積占高硅氧納米微孔玻璃總體積的30 浸泡到浸泡溶液中4h后取出，在室溫下晾至表面干燥后置入高溫爐中，高溫爐的升溫過程是先以IOtVmin的速度升到400°C，再以15°C/ min的速度到900°C，之后以5°C /min速度到1150°C，在1150°C下對浸泡后的微孔玻璃保溫燒結(jié)3h，玻璃隨爐冷卻至室溫取出。經(jīng)過切割和拋光，制得含化學通式為Ya5Gda45Tmatl5VO4 納米發(fā)光微晶的高硅氧藍色發(fā)光玻璃。實施例3稱取0. 09999mol 的六水合硝酸鑭(La(NO3)3 · 6Η20)、0· Imol 的偏釩酸氨(NH4VO3) 和IO-5Hiol的六水合硝酸銩(Tm (NO3) 3) · 6Η20溶于IOOOml的蒸餾水中，配制成含有 0. 09999mol/L La3+、0. lmol/L釩離子和10、ol/L Tm3+的浸泡溶液。將高硅氧納米微孔玻璃 (98.0% SiO2,1.0% B2O3，1.0% Al2O3 ；且微孔體積占高硅氧納米微孔玻璃總體積的35% ) 浸泡到浸泡溶液中30min后取出，在室溫下晾至表面干燥后置入高溫爐中，高溫爐的升溫過程是先以10°C /min的速度升到400°C，再以15°C /min的速度到900°C，之后以5°C /min速度到1200°C，在1200°C下對浸泡后的微孔玻璃保溫燒結(jié)4h，玻璃隨爐冷卻至室溫取出。經(jīng)過切割和拋光，制得含化學通式為IAl 9999TmacitltllVO4納米發(fā)光微晶的高硅氧藍色發(fā)光玻璃。實施例4稱取0. 03475mol的六水合硝酸鑭(La (NO3) 3 · 6Η20)、0· 015mol的六水合硝酸釓(Gd (NO3) 3 · 6Η20)、0· 5mol的硫酸氧釩(VOSO4)和0. 00025mol的六水合硝酸銩 (Tm(NO3)3) · 6H20 溶于 IOOml 的蒸餾水中，配制成含有 0. 3475mol/LLa3+、0. 15mol/L Gd3+、
0.5mol/L釩離子和0. 0025mol/L Tm3+的浸泡溶液。將高硅氧納米微孔玻璃(96. 0% SiO2,
1.0% B2O3'3. 0% Al2O3 ；且微孔體積占高硅氧納米微孔玻璃總體積的40% )浸泡到浸泡溶液中池后取出，在室溫下晾至表面干燥后置入高溫爐中，高溫爐的升溫過程是先以10°C/ min的速度升到400°C，再以15°C /min的速度到900°C，之后以5°C /min速度到1250°C，在 1250°C下對浸泡后的微孔玻璃保溫燒結(jié)5h，玻璃隨爐冷卻至室溫取出。經(jīng)過切割和拋光，制得含化學通式為IAl 695Gda3Tmatltl5VO4納米發(fā)光微晶的高硅氧藍色發(fā)光玻璃。實施例5稱取0. 14985mol 的六水合硝酸釓(Gd (NO3) 3 · 6Η20)、0· 15mol 的硫酸氧釩(VOSO4) 和0.00015mol的六水合硝酸銩(Tm(NO3)3) ·6Η20溶于IOOml的蒸餾水中，配制成含有 1. 4985mol/L Gd3M. 5mol/L釩離子和0. 0015mol/L Tm3+的浸泡溶液。將高硅氧納米微孔玻璃(96. 0% SiO2, 2.0% B2O3'2.0% Al2O3 ；且微孔體積占高硅氧納米微孔玻璃總體積的 27% )浸泡到浸泡溶液中Ih后取出，在室溫下晾至表面干燥后置入高溫爐中，高溫爐的升溫過程是先以10°c /min的速度升到400°C，再以15°C /min的速度到900°C，之后以5°C / min速度到1350°C，在1350°C下對浸泡后的微孔玻璃保溫燒結(jié)2h，玻璃隨爐冷卻至室溫取出。經(jīng)過切割和拋光，制得含化學通式為Gda 999TmatltllVO4納米發(fā)光微晶的高硅氧藍色發(fā)光玻
^^ ο實施例6稱取0. Olmol的六水合硝酸釔(Y(NO3)3 · 6H20)、稱取0. 0049mol的六水合硝酸鑭(La(NO3)3 · 6H20)、0. 005mol 的六水合硝酸釓(Gd(NO3)3 · 6H20)、0. 02mol 的硫酸氧釩 (VOSO4)和0. OOOlmol的六水合硝酸銩(Tm(NO3)3) · 6H20溶于IOOml的蒸餾水中，配制成含有 0. lmol/L Y3+、0. 049mol/L La3+、0. 05mol/L GcT、0. 2mol/L 釩離子和 0. OOlmol/L Tm3+ 的浸泡溶液。將高硅氧納米微孔玻璃(97. 0% SiO2,1. 5% B2O3，1. 5% Al2O3 ；且微孔體積占高硅氧納米微孔玻璃總體積的38% )浸泡到浸泡溶液中證后取出，在室溫下晾至表面干燥后置入高溫爐中，高溫爐的升溫過程是先以10°C /min的速度升到400°C，再以15°C /min的速度到900°C，之后以5°C /min速度到1350°C，在1000°C下對浸泡后的微孔玻璃保溫燒結(jié) 3h，玻璃隨爐冷卻至室溫取出。經(jīng)過切割和拋光，制得含化學通式為Ya5Liia 245Gda25Tmacici5VO4 納米發(fā)光微晶的高硅氧藍色發(fā)光玻璃。應(yīng)當理解的是，上述針對本發(fā)明較佳實施例的表述較為詳細，并不能因此而認為是對本發(fā)明專利保護范圍的限制，本發(fā)明的專利保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。
權(quán)利要求
1.一種高硅氧藍色發(fā)光玻璃，其特征在于，該高硅氧藍色發(fā)光玻璃中包括有高硅氧納米微孔玻璃基材，以及均勻分布在所述高硅氧納米微孔玻璃基材內(nèi)微孔中、化學通式為 Re1^xTmxVO4的納米發(fā)光微晶；其中，Re是選自Y、La或Gd中的至少一種，χ的取值范圍為 1Χ1(Γ4 0. 05。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高硅氧藍色發(fā)光玻璃，其特征在于，所述高硅氧納米微孔玻璃基材中包括重量百分比組分為94. 0% 98. 0%的SiO2,1. 0% 3. 0%的B2O3，1. 0% 3. 0%的 A1203。
3.—種高硅氧藍色發(fā)光玻璃的制備方法，包括如下步驟按照化學通式RehTmxVO4中各元素的化學計量比，提供Re的源化合物、Tm的源化合物以及V的源化合物，接著配置成含Re離子、Tm離子以及V離子的浸泡溶液；其中，Re是選自Y、La或Gd中的至少一種，χ的取值范圍為1X10_4 0. 05;將高硅氧納米微孔玻璃基材放入上述浸泡溶液中浸泡；將浸泡過的高硅氧納米微孔玻璃基材放入1000 1350°C下進行燒結(jié)處理1 5h，制得所述高硅氧藍色發(fā)光玻璃。
4.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高硅氧藍色發(fā)光玻璃的制備方法，其特征在于，Re的源化合物為Re的硝酸鹽、Re的氯化物或Re的硫酸鹽中的至少一種；Tm的源化合物為Tm的硝酸鹽、Tm的氯化物或Tm的硫酸鹽中的至少一種；V的源化合物為硫酸氧釩或偏釩酸氨中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的高硅氧藍色發(fā)光玻璃的制備方法，其特征在于，所述的浸泡溶液中，Tm離子摩爾濃度為1 X 1(Γ5 0. lmol/L, Re離子摩爾濃度為0. 1 2mol/L，V 離子摩爾濃度為0. 1 2mol/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高硅氧藍色發(fā)光玻璃的制備方法，其特征在于，所述高硅氧納米微孔玻璃基材中包括重量百分比組分為94. 0 % 98. 0 %的SiO2,1. 0 % 3. 0 %的 B2O3,1. 0% 3. 0%的 A1203。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或6所述的高硅氧藍色發(fā)光玻璃的制備方法，其特征在于，所述高硅氧納米微孔玻璃基材中，該高硅氧納米微孔玻璃基材上的微孔體積占高硅氧納米微孔玻璃總體積的25 40%。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高硅氧藍色發(fā)光玻璃的制備方法，其特征在于，所述高硅氧納米微孔玻璃基材放入上述浸泡溶液中浸泡時間IOmin 證。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高硅氧藍色發(fā)光玻璃的制備方法，其特征在于，所述高硅氧納米微孔玻璃基材放入上述浸泡溶液中浸泡時間30min 證。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高硅氧藍色發(fā)光玻璃的制備方法，其特征在于，所述燒結(jié)處理還包括先以10°C /min的速度升溫到400°C，再以15°C /min的速度升溫到900°C，之后以5°C /min速度升溫到1000 1350°C。
全文摘要
本發(fā)明屬于發(fā)光材料領(lǐng)域，其公開了一種高硅氧藍色發(fā)光玻璃及其制備方法；該高硅氧藍色發(fā)光玻璃中的包括有高硅氧納米微孔玻璃基材，以及均勻分布在所述高硅氧納米微孔玻璃基材內(nèi)微孔中的Re1-xTmxVO4納米發(fā)光微晶；其中，Re是選自Y、La、Gd中的至少一種，x范圍為1×10-4～0.05。本發(fā)明選用高硅氧納米微孔玻璃作為發(fā)光離子基質(zhì)材料，在其微孔中分散中Re1-xTmxVO4納米發(fā)光微晶；這種高硅氧納米微孔玻璃基質(zhì)對紫外光具有良好的透過性能，非常有利于發(fā)光粒子對激發(fā)波長的吸收，從而提高發(fā)光效率。
文檔編號C03C4/12GK102476918SQ201010567158
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者周明杰, 廖秋榮, 馬文波 申請人: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