一種長(zhǎng)余輝發(fā)光玻璃及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種長(zhǎng)余輝發(fā)光玻璃及其制備方法，發(fā)光玻璃按照質(zhì)量百分比，由85～99.9％的高活性介孔材料粉體和0.1～15％的長(zhǎng)余輝發(fā)光粉組成。制備方法包括：(1)按照比例稱(chēng)取原料，球磨混料，干燥備用；(2)將上述球磨干燥好的粉體燒結(jié)，燒結(jié)完成后隨爐冷卻至室溫，經(jīng)過(guò)打磨、拋光即得長(zhǎng)余輝發(fā)光玻璃。本發(fā)明的制備方法具有燒結(jié)溫度低、升溫速度快、燒結(jié)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，而且整個(gè)制備過(guò)程是在真空、惰性氣氛或還原性氣氛下進(jìn)行，可以有效的避免長(zhǎng)余輝發(fā)光粉體中的發(fā)光離子被氧化而導(dǎo)致發(fā)光性能的降低或消失，從而可以制備出發(fā)光性能良好的長(zhǎng)余輝玻璃。
【專(zhuān)利說(shuō)明】 一種長(zhǎng)余輝發(fā)光玻璃及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于長(zhǎng)余輝發(fā)光玻璃及其制備領(lǐng)域，特別涉及一種長(zhǎng)余輝發(fā)光玻璃及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]長(zhǎng)余輝材料是一種受到光輻照后能夠儲(chǔ)存能量停止照射后又能將存儲(chǔ)的能量以可見(jiàn)光形式緩慢釋放的物質(zhì)。它可以廣泛的應(yīng)用于激光、光學(xué)放大器、光通訊、儲(chǔ)能和顯示等諸多領(lǐng)域，具有良好的發(fā)展前景。由于晶體材料本身特性的限制，使之很難以單晶的形式制成較大面積的平板，所以長(zhǎng)余輝發(fā)光材料一般都以多晶體塊狀形式或粉末狀形式存在，其顆粒形狀各異、大小不一，這就使它的應(yīng)用范圍受到了很大的限制。
[0003]玻璃是一種非晶態(tài)物質(zhì)，其具有長(zhǎng)程無(wú)序、短程有序的結(jié)構(gòu)。由于玻璃是一種均勻、透明、各向同性的材料，同時(shí)具有良好的機(jī)械、力學(xué)、化學(xué)和光學(xué)特性，在工藝上易于制成各種不同形狀(如平板狀、纖維狀等)和尺寸的元件，因此玻璃就成為長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的良好基質(zhì)材料。
[0004]目前，長(zhǎng)余輝發(fā)光玻璃材料的制備方法主要有熔融法、合成法(低熔點(diǎn)玻璃法)和溶膠-凝膠法等。蘇鍬等人(中國(guó)專(zhuān)利:CN1305967A)采用熔融法以氧化鍶，三氧化二鋁，三氧化二硼為玻璃基質(zhì)，并加入助熔劑和稀土元素制備了稀土黃綠色長(zhǎng)余輝發(fā)光玻璃。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單，但其缺點(diǎn)也十分明顯，如反應(yīng)溫度高，反應(yīng)過(guò)程中易引人雜質(zhì)，從而使發(fā)光亮度下降，而且由于激活劑離子通常是稀土或者過(guò)渡金屬的低價(jià)態(tài)離子，反應(yīng)過(guò)程需要足夠強(qiáng)的還原氣氛才能實(shí)現(xiàn)激活劑離子的還原，因此成本較高。戴嘉凌等人采用合成法將蓄光-自發(fā)光材料和低熔點(diǎn)玻璃基質(zhì)混合制備了蓄光-自發(fā)光玻璃。這種方法的顯著優(yōu)點(diǎn)是不需要高溫制備，而且制成的長(zhǎng)余輝發(fā)光玻璃發(fā)光亮度高，余輝時(shí)間長(zhǎng)；缺點(diǎn)是長(zhǎng)余輝發(fā)光材料粉末與玻璃粉末混合時(shí)很難達(dá)到均勻分散狀態(tài)，而且這種玻璃透明性較差，并且這種方法還要求形成玻璃載體的溫度必須低于稀土離子被氧化的溫度，否則長(zhǎng)余輝玻璃的發(fā)光性能會(huì)大幅降低。溶膠-凝膠法是一種在低溫條件下合成晶體和非晶體的技術(shù)，采用這種方法不僅合成溫度低節(jié)約能源，而且各種成分混合時(shí)更均勻，起始反應(yīng)的活性也較高；同時(shí)還可以在制備過(guò)程中摻入大量的激活劑離子，從而可以制成純度和熔點(diǎn)更高的優(yōu)質(zhì)長(zhǎng)余輝發(fā)光玻璃。但是具有不易形成多組分玻璃，有時(shí)還會(huì)產(chǎn)生其它產(chǎn)物，致密度低，不易形成大塊玻璃等缺點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種長(zhǎng)余輝發(fā)光玻璃及其制備方法，該制備技術(shù)采用放電等離子體燒結(jié)技術(shù)結(jié)合高活性粉體在較低溫度下制備長(zhǎng)余輝發(fā)光玻璃，由于制備溫度較低，所以這種技術(shù)可以采用商業(yè)的長(zhǎng)余輝發(fā)光粉體，從而為這一制備長(zhǎng)余輝發(fā)光玻璃技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供了便利。
[0006]本發(fā)明的一種長(zhǎng)余輝發(fā)光玻璃，所述發(fā)光玻璃按質(zhì)量百分比，由85?99.9%的高活性介孔材料粉體和0.1?15%的長(zhǎng)余輝發(fā)光粉組成。
[0007]所述高活性介孔材料為商用SBA、M41S、MAU或MAS。
[0008]所述長(zhǎng)余輝發(fā)光粉為商用鋁酸鹽長(zhǎng)余輝粉體、硅酸鹽長(zhǎng)余輝粉體或硫化物長(zhǎng)余輝粉體。
[0009]本發(fā)明的一種長(zhǎng)余輝發(fā)光玻璃的制備方法，包括:
[0010](1)原料復(fù)合粉體的制備
[0011]按照高活性介孔材料粉體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85wt%?99.9wt%、長(zhǎng)余輝發(fā)光粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.lwt%?15?1:%的配比稱(chēng)取原料，球磨混料，干燥備用；
[0012](2)放電等離子體快速燒結(jié)(SPS)
[0013]將上述球磨干燥好的粉體在真空、惰性氣氛或還原性氣氛下燒結(jié)，燒結(jié)的溫度為800?1200°C，燒結(jié)完成后隨爐冷卻至室溫，經(jīng)過(guò)打磨、拋光即得長(zhǎng)余輝發(fā)光玻璃。
[0014]所述步驟(1)中的球磨時(shí)間為1?24h。
[0015]所述步驟⑴中的干燥為放入60°C烘箱中干燥。
[0016]所述步驟(2)中的燒結(jié)工藝參數(shù)為:升溫速率為50?300°C /min，壓力為10?200MPa，保溫時(shí)間為1?10分鐘。
[0017]本發(fā)明提出的方法是采用放電等離子體快速燒結(jié)技術(shù)，將長(zhǎng)余輝發(fā)光粉和高活性介孔材料粉體在較低溫度下快速的燒結(jié)固化成長(zhǎng)余輝發(fā)光玻璃塊體。整個(gè)燒結(jié)過(guò)程長(zhǎng)余輝發(fā)光粉和高活性介孔粉體不發(fā)生熔融過(guò)程，所以制備所需溫度低，這利于發(fā)光粉體在玻璃中的保存。而且整個(gè)過(guò)程是在真空、惰性氣氛或還原性氣氛下進(jìn)行，可以有效的避免長(zhǎng)余輝發(fā)光粉體中的發(fā)光離子被氧化而導(dǎo)致發(fā)光性能的降低或消失，從而可以制備出發(fā)光性能良好的長(zhǎng)余輝玻璃。
[0018]有益.效果
[0019]本發(fā)明把長(zhǎng)余輝發(fā)光粉體與高活性介孔材料粉體混合，采用放電等離子體快速燒結(jié)技術(shù)將混合粉體在較低溫度下制備出長(zhǎng)余輝發(fā)光玻璃，由于制備溫度較低，所以這種技術(shù)可以采用商業(yè)的長(zhǎng)余輝發(fā)光粉體，從而為這一制備長(zhǎng)余輝發(fā)光玻璃技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供了便利；而且本發(fā)明的制備工藝簡(jiǎn)單，成本低，是一種節(jié)能環(huán)保的制備玻璃的工藝，具有良好的應(yīng)用前景。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為實(shí)施例1制備的樣品與所用長(zhǎng)余輝發(fā)光粉體的激發(fā)和發(fā)光光譜的對(duì)比圖。
[0021]圖2為實(shí)施例1制備的樣品的X射線(xiàn)衍射圖譜。
[0022]圖3為實(shí)施例2制備的樣品與所用長(zhǎng)余輝發(fā)光粉體的激發(fā)和發(fā)光光譜的對(duì)比圖。
[0023]圖4為實(shí)施例3制備的樣品與所用長(zhǎng)余輝發(fā)光粉體的激發(fā)和發(fā)光光譜的對(duì)比圖。
[0024]圖5為實(shí)施例4制備的樣品的激發(fā)和發(fā)光光譜圖。
[0025]圖6為實(shí)施例5制備的樣品與所用長(zhǎng)余輝發(fā)光粉體的激發(fā)和發(fā)光光譜的對(duì)比圖。
[0026]圖7為實(shí)施例6制備的樣品與所用長(zhǎng)余輝發(fā)光粉體的X射線(xiàn)衍射的對(duì)照?qǐng)D。

【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。
[0028]實(shí)施例1
[0029]按照SrAl204:Eu和MCM-41粉體質(zhì)量百分比為1%: 99%的配比稱(chēng)取原料粉體，接著將兩者放入球磨罐中干法球磨12小時(shí)，保證混料均勻。球磨完，將粉料放入干燥箱干燥。干燥完畢將粉料裝入石墨模具中放入SPS設(shè)備中進(jìn)行燒結(jié)。SPS燒結(jié)是在真空條件下進(jìn)行的，燒結(jié)過(guò)程中施加的壓力為50MPa ;燒結(jié)中升溫速率為150°C /min ;燒結(jié)溫度為1050°C ；保溫時(shí)間為2min。燒結(jié)完成后關(guān)閉儀器電源，隨爐冷卻至室溫。樣品取出后經(jīng)過(guò)打磨、拋光等過(guò)程得到黃綠色長(zhǎng)余輝發(fā)光玻璃塊體。
[0030]實(shí)施例2
[0031]按照Sr4Al14025:Eu和介孔SBA-15粉體質(zhì)量百分比為2%: 98%的配比稱(chēng)取原料粉體，接著將兩者放入球磨罐中球磨6小時(shí)，保證混料均勻。球磨完，將粉料放入干燥箱干燥。干燥完畢將粉料裝入石墨模具中放入SPS設(shè)備中進(jìn)行燒結(jié)。SPS燒結(jié)是在氬氣條件下進(jìn)行的，燒結(jié)過(guò)程中施加的壓力為70MPa。燒結(jié)中升溫速率為100°C /min ;燒結(jié)溫度為1000°C;保溫時(shí)間為5min。燒結(jié)完成后關(guān)閉儀器電源，隨爐冷卻至室溫。樣品取出后經(jīng)過(guò)打磨、拋光等過(guò)程得到藍(lán)綠色長(zhǎng)余輝發(fā)光玻璃塊體。
[0032]實(shí)施例3
[0033]按照CaAl204:Eu和SBA-15粉體質(zhì)量百分比為10%: 90%的配比稱(chēng)取原料粉體，接著將兩者放入球磨罐中干法球磨12小時(shí)，保證混料均勻。球磨完，將粉料放入干燥箱干燥。干燥完畢將粉料裝入石墨模具中放入SPS設(shè)備中進(jìn)行燒結(jié)。SPS燒結(jié)是在氬氣條件下進(jìn)行的，燒結(jié)過(guò)程中施加的壓力為80MPa ;燒結(jié)中升溫速率為100°C /min ;燒結(jié)溫度為1100°C;保溫時(shí)間為2min。燒結(jié)完成后關(guān)閉儀器電源，隨爐冷卻至室溫。樣品取出后經(jīng)過(guò)打磨、拋光等過(guò)程得到藍(lán)色長(zhǎng)余輝發(fā)光玻璃塊體。
[0034]實(shí)施例4
[0035]按照Sr2Al4Si01Q:Eu和SBA-15粉體質(zhì)量百分比為1 %: 99%的配比稱(chēng)取原料粉體，接著將兩者放入球磨罐中干法球磨12小時(shí)，保證混料均勻。球磨完，將粉料放入干燥箱干燥。干燥完畢將粉料裝入石墨模具中放入SPS設(shè)備中進(jìn)行燒結(jié)。SPS燒結(jié)是在真空條件下進(jìn)行的，燒結(jié)過(guò)程中施加的壓力為50MPa ;燒結(jié)中升溫速率為210°C /min ;燒結(jié)溫度為1020°C ;保溫時(shí)間為2min。燒結(jié)完成后關(guān)閉儀器電源，隨爐冷卻至室溫。樣品取出后經(jīng)過(guò)打磨、拋光等過(guò)程得到黃綠色長(zhǎng)余輝發(fā)光玻璃塊體。
[0036]實(shí)施例5
[0037]按照Y202S:Eu和MCM-48質(zhì)量百分比為3%: 97%的配比稱(chēng)取原料粉體，接著將兩者放入球磨罐中干法球磨8小時(shí)，保證混料均勻。球磨完，將粉料放入干燥箱干燥。干燥完畢將粉料裝入石墨模具中放入SPS設(shè)備中進(jìn)行燒結(jié)。SPS燒結(jié)是在真空條件下進(jìn)行的，燒結(jié)過(guò)程中施加的壓力為80MPa ;燒結(jié)中升溫速率為200°C /min ;燒結(jié)溫度為1000°C ;保溫時(shí)間為lmin。燒結(jié)完成后關(guān)閉儀器電源，隨爐冷卻至室溫。樣品取出后經(jīng)過(guò)打磨、拋光等過(guò)程得到紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光玻璃塊體。
[0038]實(shí)施例6
[0039]按照Y202S:Eu和SBA-15粉體質(zhì)量百分比為7%: 93%的配比稱(chēng)取原料粉體，接著將兩者放入球磨罐中干法球磨10小時(shí)，保證混料均勻。球磨完，將粉料放入干燥箱干燥。干燥完畢將粉料裝入石墨模具中放入SPS設(shè)備中進(jìn)行燒結(jié)。SPS燒結(jié)是在氬氣條件下進(jìn)行的，燒結(jié)過(guò)程中施加的壓力為50MPa。燒結(jié)中升溫速率為210°C /min ;燒結(jié)溫度為1020°C ；保溫時(shí)間為2min。燒結(jié)完成后關(guān)閉儀器電源，隨爐冷卻至室溫。樣品取出后經(jīng)過(guò)打磨、拋光等過(guò)程得到紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光玻璃塊體。
【權(quán)利要求】
1.一種長(zhǎng)余輝發(fā)光玻璃,其特征在于:所述發(fā)光玻璃按質(zhì)量百分比，由85?99.9%的高活性介孔材料粉體和0.1?15%的長(zhǎng)余輝發(fā)光粉組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種長(zhǎng)余輝發(fā)光玻璃，其特征在于:所述高活性介孔材料粉體為 SBA、M41S、MAU 或 MAS。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種長(zhǎng)余輝發(fā)光玻璃，其特征在于:所述長(zhǎng)余輝發(fā)光粉為鋁酸鹽長(zhǎng)余輝粉體、硅酸鹽長(zhǎng)余輝粉體或硫化物長(zhǎng)余輝粉體。
4.一種長(zhǎng)余輝發(fā)光玻璃的制備方法,包括: (1)按高活性介孔材料粉體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85wt%?99.9wt%、長(zhǎng)余輝發(fā)光粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1wt %?15?1:%的配比稱(chēng)取原料,球磨混料,干燥備用； (2)將上述球磨干燥好的粉體在真空、惰性氣氛或還原性氣氛下燒結(jié)，燒結(jié)的溫度為800?1200°C，燒結(jié)完成后隨爐冷卻至室溫，經(jīng)過(guò)打磨、拋光即得長(zhǎng)余輝發(fā)光玻璃。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種長(zhǎng)余輝發(fā)光玻璃的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中的球磨時(shí)間為I?24h。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種長(zhǎng)余輝發(fā)光玻璃的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中的干燥為放入60°C烘箱中干燥。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種長(zhǎng)余輝發(fā)光玻璃的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中的燒結(jié)工藝參數(shù)為:升溫速率為50?300°C /min，壓力為10?200MPa，保溫時(shí)間為I?10分鐘。
【文檔編號(hào)】C03C4/12GK104310783SQ201410528371
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月9日
【發(fā)明者】王明輝, 顧士甲, 王連軍, 江莞 申請(qǐng)人:東華大學(xué)