[發明專利]析出β-NaGdF4納米晶的稀土摻雜微晶玻璃及其制備方法

有效

• 申請號: 201110436331.6
• 申請日: 2011-12-22
• 公開（公告）號: CN102603194A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 徐時清;趙士龍;辛鳳霞;夾國華;鄧德剛;陳文威;陳水林
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: C03C10/16
• 分類號: C03C10/16;C03B32/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 陳昱彤

技術領域

本發明涉及一種稀土離子摻雜微晶玻璃，特別是涉及一種析出β-NaGdF₄納米晶的稀土摻雜氧氟硼硅酸鹽微晶玻璃及其制備方法。?

背景技術

微晶玻璃是一種性能優越、應用廣泛的新材料。自微晶玻璃出現以來，在性能、制造工藝等諸多方面都有了較大的突破。隨著微晶玻璃研究水平的發展，人們對微晶玻璃的性能和質量也提出了更高的要求。透明氧氟微晶玻璃以其優越的化學穩定性、機械強度和較高的發光效率，得到了許多微晶玻璃研究者的青睞，這種由氟化物微晶鑲嵌于氧化物玻璃基質中構成的氧氟微晶玻璃有兩個特殊的光學性質使它與傳統的陶瓷材料不同：一是微晶顆粒的小尺寸(一般約幾十納米)以及微晶與玻璃態間折射率的近匹配避免了散射引起的能量損失，使它有高度的透明性；二是稀土離子溶解度大，摻雜的稀土離子優先富積于氟化物微晶中，因而可處于低聲子能量的環境中。因此，稀土摻雜的氧氟微晶玻璃兼備了氟化物基質聲子能量低、稀土發光效率高和氧化物基質物化性能穩定、可加工性強的特點，是一類優良的稀土摻雜基質材料，在太陽能電池、光放大和發光顯示等領域具有良好的應用前景。?

稀土摻雜氧氟微晶玻璃的發光性能與氟化物納米晶直接相關。NaYF₄和NaGdF₄等堿金屬稀土氟化物具有聲子能量低、多聲子無輻射弛豫低、發光效率高等特點。NaYF₄和NaGdF₄均具有兩種晶體結構：六方晶體結構和立方晶體結構，其中六方晶體結構的NaYF₄是眾所周知的最佳上轉換基質材料，而六方晶體結構的Ce³⁺和Tb³⁺共摻NaGdF₄是目前量子效率最高的發光材料。至今未見到有關析出六方相NaGdF₄納米晶透明氧氟微晶玻璃的報道。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種析出六方相β-NaGdF₄納米晶的稀土離子摻雜微晶玻璃及其制備方法。該微晶玻璃不僅具有良好的化學穩定性和機械性能，而且具有良好的發光性能。?

為實現上述目的，本發明的一種析出β-NaGdF₄納米晶的稀土離子摻雜微晶玻璃按摩爾百分含量計，由以下組分組成：?

SiO₂：65-70％，?

B₂O₃：5-10％，?

Na₂O：5-10％，?

NaF：5-10％，?

GdF₃：5-10％，?

YbF₃和ReF₃：0.5-5％，?

其中Re為Er³⁺、Tm³⁺、Ho³⁺中的任一種或任幾種。?

優選地，本發明所述Re為Er³⁺和Tm³⁺。?

優選地，本發明所述Re為Tm³⁺和Ho³⁺。?

優選地，本發明所述Re為Er³⁺。?

優選地，本發明所述Re為Tm³⁺。?

優選地，本發明所述Re為Ho³⁺。?

本發明的稀土離子摻雜微晶玻璃的制備方法包括以下步驟：(1)稱取各種原料并進行充分混合，所述原料按摩爾百分含量計，分別為?

SiO₂：65-70％，?

B₂O₃：5-10％?

Na₂CO₃或Na₂O：5-10％，?

NaF：5-10％，?

GdF₃：5-10％，?

YbF₃和ReF₃：0.5-5％，?

其中Re為Er³⁺、Tm³⁺、Ho³⁺中的任一種或任幾種；?

(2)將步驟(1)得到的混合物在1450-1550℃下熔化并保溫0.5-2小時得到玻璃熔體，?

(3)將玻璃熔體倒入模具中進行退火處理，得到前驅玻璃；?