[發明專利]一種含有氟磷酸鈣晶體的透明微晶玻璃及其制備方法

無效

• 申請號: 201110287904.3
• 申請日: 2011-09-26
• 公開（公告）號: CN102329083A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發明（設計）人: 宋志國;邱建備;楊正文;周大成;樓凱;尹兆益;余雪
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C03C10/16
• 分類號: C03C10/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及近紅外發光材料，具體涉及一種具有近紅外熒光發射的含有氟磷酸鈣晶體的透明玻璃及其制備方法。

背景技術

1.5微米波段熒光由于對人眼具有安全性，同時可用于光纖放大器的增益材料。因此稀土Er³⁺離子摻雜的近紅外熒光材料在醫學和光纖放大器方面具有廣泛的應用。然而，通常與晶體材料相比，稀土離子在玻璃介質中的發光效率相對較低，所以晶體材料通常是激光材料的重要選擇。MC?Tan等人制備了Er-Yb摻雜的納米CeF₃，由于Ce可以抑制Er離子的上轉換發光，因此Er-Yb摻雜的納米CeF₃具有高效的近紅外發射（Near?infrared-emitting?Er-?and?Yb-Er-?doped?CeF₃?nanoparticles?with?no?visible?upconversion，Optics?Express,?Vol.?17,?Issue?18,?pp.?15904-15910?(2009)）。但是晶體材料制備單晶以及相應的光學器件制備成本高、加工困難。尤其對于氟化物而言，其制備過程相對其他化合物更高，加工也更加困難。

近年來，研究人員提出利用透明納米微晶玻璃來改善晶體材料的不足。納米微晶玻璃是一類含有納米晶體介質的透明玻璃材料。在制備過程中，通過稀土離子摻雜，稀土離子可以進入到納米微晶中，同時玻璃保持了高度的透明性和可加工性。Song等人利用Er-Yb磷酸鹽納米微晶玻璃，通過制備出磷酸鐿納米微晶，以及Ce³⁺的共摻雜通過抑制Er³⁺的上轉換發光從而實現了高效的1.5微米波段的近紅外發射（Effects?of?Ce³⁺?on?the?spectroscopic?properties?of?transparent?phosphate?glass?ceramics?co-doped?with?Er³⁺/Yb³⁺，Optics?Communications?282?(2009)?2045–2048）。然而磷酸鹽玻璃化學穩定性差和機械性能低，同時使用大量的含磷化合物，在高溫制備過程中容易揮發，組分不容易控制，同時需要分段熱處理以及熔制過程中采取加蓋等方式減少磷的揮發，因此制備較為復雜。

發明內容

為克服在制備Er³⁺-Yb³⁺共摻的近紅外熒光材料加工成本高，而磷酸鹽納米微晶玻璃化學穩定性差不足等問題，本發明提供一種化學穩定性和機械性能好的具有1.54微米波段高效近紅外熒光發射的稀土離子摻雜的含有氟磷酸鈣晶體的透明玻璃材料及其制備方法，該透明玻璃材料中的納米晶體為氟磷酸鈣晶體，通過下列技術方案實現。

一種含有氟磷酸鈣晶體的透明微晶玻璃，由下列摩爾百分比的組分組成：

SiO₂?????25.9～45%????????????AlPO₄?????12～36%

Al₂O₃?????6～20%??????????????CaO?????15～30%

CaF₂?????12～24%??????????????ErO₃?????0～2%

ErF₃?????0～2%???????????????Yb₂O₃?????0～5%

YbF₃?????0～5%????????????????CeO₂?????0～2%

CeF₃?????0～2%；

其中，Er₂O₃和ErF₃的總量不少于0.1；CeO₂和CeF₃的總量不少于0.1；Yb₂O₃和YbF₃的總量不少于0.1。

本發明的另一目的在于提供一種含有氟磷酸鈣晶體的透明微晶玻璃的制備方法，經過下列各步驟：

A．按下列摩爾百分比進行備料后，再混合均勻：

SiO₂?????25.9～45%???????????????????AlPO₄?????12～36%