摻鐿氟化鈣微晶和氟磷酸鹽玻璃復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及材料制備，特別是一種摻鐿氟化鈣微晶和氟磷酸鹽玻璃復(fù)合材料及制 備方法
【背景技術(shù)】
[0002] 摻鐿氟化鈣晶體是一種優(yōu)異激光增益介質(zhì)和熒光材料。它的聲子能量較小，非輻 射躍迀幾率小，熒光效率高，熒光帶寬較寬，且氟化鈣晶體對鐿離子具有很大的溶解度。但 是摻鐿氟化鈣存在（111)方向的解理面，限制了它的應(yīng)用。
[0003] 隨著納米制備技術(shù)的不斷發(fā)展，人們逐漸認(rèn)識到將不同的材料在微納尺度上進(jìn)行 組裝可以克服單一塊體材料的缺點并實現(xiàn)功能互補(bǔ)，得到比單一塊體材料更為優(yōu)越的性 能。因此，稀土離子摻雜的微晶玻璃由于兼具玻璃的大尺寸制備特性和晶體的高效發(fā)光特 性而成為一種十分有潛力的新型超快激光介質(zhì)。傳統(tǒng)的微晶玻璃是通過特定玻璃組成制 備透明玻璃基質(zhì)，然后在某一特定溫度進(jìn)行熱處理，在玻璃內(nèi)部生長出納米級晶粒而獲得 (CN101085699)。由于玻璃內(nèi)部選擇析晶十分困難，目前所研究的稀土摻雜透明微晶玻璃主 要局限于氟硅酸鹽玻璃體系。此外，這種制備工藝中析出的晶體種類十分有限，晶相含量 低。
[0004] 最近我們發(fā)展出一種新型的晶體/玻璃微納復(fù)合材料的制備方法（JintaiFan,et al.Opt.Lett. 2011，357 :2431-2434)。該方法是通過向氟磷酸鹽玻璃粉中加入過量0&卩2粉 末，將兩者混合熔制，然后在混合熔液澆鑄過程中〇 &匕重新析出。由于氟磷酸鹽玻璃的折 射率被調(diào)整到與CaF2單晶相匹配，該微納復(fù)合材料的光損耗得到大幅度的降低。但是這種 方法需要制備稀土離子摻雜的氟化鈣納米晶。制備過程中使用的氟化氫銨會揮發(fā)有毒的氟 化氫。
[0005] 專利CN103319093A公開了一種摻鐿氟磷酸鍶摻鐿氟磷酸鹽玻璃復(fù)合材料及制備 方法。這種方法能夠?qū)ЯＯ嗝策M(jìn)行更有效的控制，但是需要昂貴的熱等靜壓設(shè)備，且該方 法同樣需要使用有毒的氟化氫銨。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種摻鐿氟化鈣微晶和氟磷酸鹽玻璃復(fù)合材料及制備方 法，所述的摻鐿微晶的重量比為10~50%，摻鐿氟化鈣微晶的尺寸為10~20微米，所 述的制備方法解決現(xiàn)有方法制備此類復(fù)合材料時會出現(xiàn)的晶相含量低，所用藥品有毒的缺 點。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：
[0008] -種摻鐿氟化鈣微晶和氟磷酸鹽玻璃復(fù)合材料，其特點在于該材料是鐿摻雜的氟 化鈣微晶均勻地分散在氟磷酸鹽玻璃體中構(gòu)成，所述的摻鐿氟化鈣微晶的重量比為10~ 50%，摻鐿氟化鈣微晶的尺寸為10~20微米。
[0009] 上述摻鐿氟化鈣微晶和氟磷酸鹽玻璃復(fù)合材料的制備方法，包括下列步驟：
[0010] ①按摩爾比 10MgF2-20CaF2-20SrF2-6BaF2-4NaF-40AlF3在 900°C下熔制得到氟化 物玻璃熟料；按摩爾比50NaP03-50Al(P03) 3在900°C下熔制得到磷酸鹽玻璃熟料，將重量比 為85:15的氟化物玻璃熟料與磷酸鹽玻璃熟料在900°C下攪拌混熔，獲得氟磷酸鹽玻璃；將 所述的氟磷酸鹽玻璃粉碎，獲得氟磷酸鹽玻璃粉體；
[0011] ②所述的摻鐿氟化鈣微晶的粉體占總粉體質(zhì)量的10%~50%，鐿原子占氟化鈣 原子比為0. 5%~10%，選定質(zhì)量比之后分別稱量氟化鐿粉體、氟化鈣粉體和氟磷酸鹽玻 璃的粉體并混合，向混合粉體中一次加入與混合粉體的質(zhì)量相同的去離子水，球磨混合，磨 球和球磨罐材質(zhì)為瑪瑙，球磨轉(zhuǎn)速為250轉(zhuǎn)每分鐘，球磨時間24小時，將球磨后的混合粉體 干燥；
[0012] ③對所述的干燥的混合粉體進(jìn)行高溫處理：溫度為700°C~1000°C，處理時間為 0. 5~2小時；
[0013] ④將處理后的混合物倒入模具淬冷，然后轉(zhuǎn)移至400~500°C的爐中退火，最后切 割加工拋光獲得摻鐿氟化鈣和氟磷酸鹽玻璃復(fù)合材料。本發(fā)明的技術(shù)效果：
[0014] 本發(fā)明的技術(shù)效果如下：
[0015] 本發(fā)明對氟化鐿、氟化鈣和氟磷酸鹽玻璃的混合粉體進(jìn)行高溫?zé)崽幚?，使全部?化鐿和部分氟化鈣熔入氟磷酸鹽玻璃，并在淬冷過程中以剩余的氟化鈣為晶核析出并實現(xiàn) 氟化鈣的稀土摻雜，制備出稀土摻雜的氟化鈣氟磷酸鹽玻璃復(fù)合材料。
[0016] 本發(fā)明步驟簡單，不需要昂貴的設(shè)備。
[0017] 本發(fā)明不使用有毒的化學(xué)藥品，生產(chǎn)過程安全。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本發(fā)明摻鐿氟化鈣微晶和氟磷酸鹽玻璃微納復(fù)合材料的透過光譜；
[0019] 圖2是本發(fā)明摻鐿氟化鈣微晶和氟磷酸鹽玻璃微納復(fù)合材料的XRD圖譜；圖中線 狀衍射譜對應(yīng)的是氟化鈣晶體的標(biāo)準(zhǔn)衍射譜。
[0020] 圖3是本發(fā)明摻鐿氟化鈣微晶和氟磷酸鹽玻璃微納復(fù)合材料在980nmLD栗浦下， 950nm~llOOnm波段的發(fā)射光譜。
【具體實施方式】
[0021] 下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范 圍。
[0022] 實施例1
[0023] -種摻鐿氟化鈣微晶和氟磷酸鹽玻璃復(fù)合材料的制備方法，包括下列步驟：
[0024] ①按摩爾比 10MgF2-20CaF2-20SrF2-6BaF2-4NaF-40AlF3在 900°C下熔制得到氟化 物玻璃；按質(zhì)量比50NaP03-50Al(P03)3在900°C下熔制得到磷酸鹽玻璃，將重量比為85:15 的氟化物玻璃熟料與磷酸鹽玻璃熟料在900°C下攪拌混熔，獲得氟磷酸鹽玻璃。將上述氟磷 酸鹽玻璃粉碎，獲得氟磷酸鹽玻璃粉體；
[0025] ②稱量氟化鐿粉體0. 5克、氟化鈣粉體4. 5克和氟磷酸鹽玻璃5克的粉體并混合， 向混合粉體中一次加入10克去離子水，球磨混合，磨球和球磨罐材質(zhì)為瑪瑙，球磨轉(zhuǎn)速為 250轉(zhuǎn)每分鐘，球磨時間24小時，將球磨后的混合粉體干燥；
[0026] ③對干燥的混合粉體進(jìn)行高溫處理：溫度為1000°C，處理時間0. 5小時；
[0027] ④將處理后的混合物倒入模具淬冷，然后轉(zhuǎn)移至400°C的爐中退火，最后切割加工 拋光獲得摻鐿氟化鈣和氟磷酸鹽玻璃復(fù)合材料。
[0028] 圖1和2分別為所得樣品透過率譜線和XRD圖譜。
[0029] 實施例2
[0030] -種摻鐿氟化鈣微晶和氟磷酸鹽玻璃復(fù)合材料的制備方法，包括下列步驟：
[0031] ①按摩爾比 10MgF2-20CaF2-20SrF2-6BaF2-4NaF-40AlF3在 900°C下熔制得到氟化 物玻璃；按質(zhì)量比50NaP03-50Al(P03)3在900°C下熔制得到磷酸鹽玻璃。將重量比為85:15 的氟化物玻璃熟料與磷酸鹽玻璃熟料在900°C下攪拌混熔，獲得氟磷酸鹽玻璃。將上述氟磷 酸鹽玻璃粉碎，獲得氟磷酸鹽玻璃粉體；
[0032] ②稱量氟化鐿粉體0. 05克、氟化鈣粉體4. 95克和氟磷酸鹽玻璃5克的粉體并混 合，向混合粉體中一次加入10克去離子水，球磨混合，磨球和球磨罐材質(zhì)為瑪瑙，球磨轉(zhuǎn)速 為250轉(zhuǎn)每分鐘，球磨時間24小時，將球磨后的混合粉體干燥；
[0033] ③對干燥的混合粉體進(jìn)行高溫處理，溫度為900°C，時間1小時；
[0034] ④將處理后的混合物倒入模具淬冷，然后轉(zhuǎn)移至500 °C的爐中退火，最后切割加