一種稀土摻雜多孔氟氧硅酸鹽玻璃陶瓷及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種稀土摻雜多孔氟氧硅酸鹽玻璃陶瓷及其制備方法，屬于光致發(fā)光技術領域。
【背景技術】
[0002]稀土摻雜頻率轉換發(fā)光技術在固態(tài)激光、數(shù)據(jù)存儲、通用照明、三維立體顯示、顯微成像、傳感技術、太陽能電池、防偽技術和軍事對抗等領域具有巨大的潛在應用價值，因此，國內(nèi)外對稀土摻雜發(fā)光材料已經(jīng)進行了廣泛研究。
[0003]研究結果已經(jīng)證實，對稀土所摻雜基質玻璃進行熱處理，玻璃內(nèi)部出現(xiàn)晶相后，稀土離子會優(yōu)先在析出晶相內(nèi)部富集，可以大大提高稀土離子的頻率轉換發(fā)光效率。另外，氟氧酸鹽玻璃兼顧氧化物玻璃和氟化物晶體的優(yōu)點，最大聲子能量低，機械性能高且在近紅外至可見光波長范圍內(nèi)具有良好的透光性，使該組分玻璃成為激光等應用領域的熱門候選材料?；诖?，稀土摻雜氟氧化物微晶玻璃在可見光至近紅外波長范圍內(nèi)的上轉換發(fā)光得到了大量的研究，并取得了豐富的有意義成果。例如，國內(nèi)胡曰博等人通過Tm3+/Er37Yb3+三摻含BaF2納米晶相的氟氧鍺酸鹽微晶玻璃獲得了優(yōu)異的上轉換發(fā)光。
[0004]然而，目前關于稀土摻雜氟氧化物微晶玻璃的研究主要集中在對致密基質玻璃整體析晶所獲得微晶玻璃中稀土離子的上轉換發(fā)光特性方面。但是，對于多孔氟氧酸鹽玻璃陶瓷中所摻雜稀土離子的上轉換發(fā)光特性的研究尚未見諸報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種稀土摻雜多孔氟氧硅酸鹽玻璃陶瓷及其制備方法，該玻璃陶瓷不僅具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性，而且具有局部微晶和析晶并因此改變微晶或析晶化區(qū)域的光致發(fā)光顏色的特性，即由基質玻璃中的暗紅色轉變?yōu)槲鼍Ш蟮牧辆G色上轉換發(fā)光。
[0006]本發(fā)明的技術方案是:一種稀土摻雜多孔氟氧硅酸鹽玻璃陶瓷，該稀土摻雜玻璃頻率轉換發(fā)光材料由以下原料制得，各原料及摩爾百分比為:Si02:30~55%，Al 203:5~30%，BaF2:10-30%, Na 20: 10-30%, YbF3:0-3%, Yb 203:0~3%，Tb 203:0~0.8%, TbF3:0~0.8%, Ho2O3:0-0.6%，HoF3:0~0.6%。
[0007]—種稀土摻雜多孔氟氧硅酸鹽玻璃陶瓷的制備方法，具體包括如下步驟:
(1)將原料充分混合后置于帶蓋的坩禍中，在1400?1600°C下熔制35?90min，使原料熔制成玻璃熔液，將玻璃熔液快速澆鑄到已經(jīng)預熱到300?400°C的不銹鋼模板上，成型后在低于玻璃轉變溫度20?50°C下保溫4?Sh進行退火并自然冷卻至室溫，得到含稀土離子的多孔玻璃，并將所制得的多孔玻璃進行切、磨和拋光處理；
(2)將步驟(I)制備得到的含稀土離子的多孔玻璃進行差熱分析，根據(jù)差熱分析實驗將制得的含稀土離子的多孔玻璃置于退火爐中在T~T-100°C范圍內(nèi)熱處理l~3h，其中T為第一析晶峰溫度，高溫取出即得到稀土摻雜多孔氟氧硅酸鹽玻璃陶瓷。
[0008]本發(fā)明的有益效果是: (1)本發(fā)明制備的稀土摻雜多孔氟氧硅酸鹽玻璃陶瓷具有局部微晶或析晶并因此改變微晶或析晶化區(qū)域的光致發(fā)光顏色的特性，即由基質玻璃中的暗紅色轉變?yōu)槲鼍Ш蟮牧辆G色上轉換發(fā)光；
(2)本發(fā)明制備的稀土摻雜多孔氟氧硅酸鹽玻璃陶瓷制備方法簡單，生產(chǎn)成本較低。
【具體實施方式】
[0009]實施例1:按組成 30Si02.30A1203.1BaF2.26Na20.3YbF3.0.8Tb203.0.2Ho203(mol%)稱取總質量10克所需的Si02、A1203、BaF2, Na2O, YbF3, Tb2O3和Ho 203粉末原料，充分混合后裝入帶蓋的坩禍中置于1600°C下熔制35min，然后將玻璃熔液快速澆鑄到已經(jīng)預熱到400°C的不銹鋼模板上，成型后在低于玻璃轉變溫度20°C的溫度下保溫4h，自然降溫至室溫，得到含稀土離子的多孔玻璃，并將所制得的多孔玻璃進行切、磨和拋光處理；將所制得的多孔玻璃在低于玻璃析晶溫度50°C下熱處理2h，自然冷卻至室溫，即得到氣孔位置出現(xiàn)白色析出物的稀土摻雜玻璃陶瓷，980 nm激光直接照射白色析出物可得到亮綠色上轉換發(fā)光。
[0010]實施例2:按組成 55Si02.5A1203.25BaF2.13Na20.IYbF3.0.4Tb203.0.6Ho203(mol%)稱取總質量10克所需的Si02、A1203、BaF2, Na2O, YbF3, Tb2O3和Ho 203粉末原料，充分混合后裝入帶蓋的坩禍中置于1500°C下熔制50min，然后將玻璃熔液快速澆鑄到已經(jīng)預熱到350°C的不銹鋼模板上，成型后在低于玻璃轉變溫度50°C的溫度下保溫8 h，自然降溫至室溫，得到含稀土離子的多孔玻璃，并將所制得的多孔玻璃進行切、磨和拋光處理；將所制得的多孔玻璃在低于玻璃析晶溫度100°C下熱處理1.5h，自然冷卻至室溫，即得到整體透明其在氣孔所在位置用980 nm激光照射可獲得綠色上轉換發(fā)光的透明稀土摻雜多孔微晶玻璃。
[0011]實施例3:按組成 36Si02.15A1203.15BaF2.30Na20.3Yb2O3.0.8TbF3.0.2HoF3(mol%)稱取總質量10克所需的Si02、A1203、BaF2, Na2O, YbF3, Tb2O3和Ho 203粉末原料，充分混合后裝入帶蓋的坩禍中置于1400°C下熔制90 min，然后將玻璃熔液快速澆鑄到已經(jīng)預熱到300°C的不銹鋼模板上，成型后在低于玻璃轉變溫度30°C的溫度下保溫5 h，自然降溫至室溫，得到含稀土離子的多孔玻璃，并將所制得的多孔玻璃進行切、磨和拋光處理；將所制得的多孔玻璃在低于玻璃析晶溫度80°C下熱處理3h，自然冷卻至室溫，即得到氣孔位置出現(xiàn)白色析出物的稀土摻雜玻璃陶瓷，980 nm激光直接照射白色析出物可得到亮綠色上轉換發(fā)光。
[0012]實施例4:按組成 48Si02.1Al2O3.30BaF2.1Na20.IYb2O3.0.4TbF3.0.6HoF3(mol%)稱取總質量10克所需的Si02、A1203、BaF2, Na2O, YbF3, Tb2O3和Ho 203粉末原料，充分混合后裝入帶蓋的坩禍中置于1450°C下熔制70min，然后將玻璃熔液快速澆鑄到已經(jīng)預熱到380°C的不銹鋼模板上，成型后在低于玻璃轉變溫度40°C的溫度下保溫6h，自然降溫至室溫，得到含稀土離子的多孔玻璃，并將所制得的多孔玻璃進行切、磨和拋光處理；將所制得的多孔玻璃在玻璃析晶溫度下熱處理lh，自然冷卻至室溫，即得到整體透明其在氣孔所在位置用980nm激光照射可獲得綠色上轉換發(fā)光的透明稀土摻雜多孔微晶玻璃。
[0013]上面對本發(fā)明的【具體實施方式】作了詳細說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。
【主權項】
1.一種稀土摻雜多孔氟氧硅酸鹽玻璃陶瓷，其特征在于:該稀土摻雜玻璃頻率轉換發(fā)光材料由以下原料制得，各原料及摩爾百分比為:Si02:30~55%，Al 203:5~30%，BaF2:10-30%, Na2O:10-30%, YbF3:0-3%, Yb 203:0~3%，Tb 203:0~0.8%，TbF 3:0~0.8%，Ho 203:0~0.6%，HoF3:0~0.6%o2.一種根據(jù)權利要求1所述的稀土摻雜多孔氟氧硅酸鹽玻璃陶瓷的制備方法，其特征在于:具體包括如下步驟: (1)將原料充分混合后置于帶蓋的坩禍中，在1400?1600°C下熔制35?90min，使原料熔制成玻璃熔液，將玻璃熔液快速澆鑄到已經(jīng)預熱到300?400°C的不銹鋼模板上，成型后在低于玻璃轉變溫度20?50°C下保溫4?8 h進行退火并自然冷卻至室溫，得到含稀土離子的多孔玻璃，并將所制得的多孔玻璃進行切、磨和拋光處理； (2)將步驟(I)制備得到的含稀土離子的多孔玻璃進行差熱分析，根據(jù)差熱分析實驗將制得的含稀土離子的多孔玻璃置于退火爐中在T~T-100°C范圍內(nèi)熱處理l~3h，其中T為第一析晶峰溫度，高溫取出即得到稀土摻雜多孔氟氧硅酸鹽玻璃陶瓷。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種稀土摻雜多孔氟氧硅酸鹽玻璃陶瓷及其制備方法，屬于光致發(fā)光技術領域。本發(fā)明所述稀土摻雜玻璃頻率轉換發(fā)光材料由以下原料制得，各原料及摩爾百分比為：SiO2：30~55%，Al2O3：5~30%，BaF2：10~30%，Na2O：10~30%，YbF3：0~3%，Yb2O3：0~3%，Tb2O3：0~0.8%，TbF3：0~0.8%，Ho2O3：0~0.6%，HoF3：0~0.6%；其制備方法是先使用熔融淬冷法制備出多孔氟氧硅酸鹽玻璃，然后對基質多孔玻璃進行熱處理得到多孔氟氧硅酸鹽玻璃陶瓷。本發(fā)明制備的稀土摻雜多孔氟氧硅酸鹽玻璃陶瓷具有局部微晶或析晶并因此改變微晶或析晶化區(qū)域的光致發(fā)光顏色的特性，即由基質玻璃中的暗紅色轉變?yōu)槲鼍Ш蟮牧辆G色上轉換發(fā)光；制備的稀土摻雜多孔氟氧硅酸鹽玻璃陶瓷制備方法簡單，生產(chǎn)成本較低。
【IPC分類】C03C10/16
【公開號】CN105152537
【申請?zhí)枴緾N201510485197
【發(fā)明人】胡曰博, 任鵬, 邱建備
【申請人】昆明理工大學
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年8月10日