[發明專利]一種稀土離子摻雜氟氧鎢硅酸鹽上轉換發光玻璃的制備方法

有效

• 申請號: 201210107497.8
• 申請日: 2012-04-13
• 公開（公告）號: CN102633436A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 趙高凌;揭光濤;何云龍;黃晟辰;韓高榮
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C03C4/12
• 分類號: C03C4/12;C03C3/253;C03C3/112;C03C3/062
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 韓介梅

技術領域

本發明涉及氟氧鎢硅酸鹽玻璃的制備方法，尤其是制備稀土離子摻雜氟氧鎢硅酸鹽上轉換發光玻璃。

背景技術

氧化鎢是一種重要的的VI?B-VI?A族間接帶隙化合物半導體材料。通常存在五種晶型:?單斜(e相)，三斜(d相)，單斜(g相)，正交(b相)，四方(a相)，四方相結構穩定性高，它具有優異的光學和電學特性，在光學器件、光調制器件、太陽能轉換、溫度濕度傳感器等領域有廣闊的應用前景。相比硼酸鹽玻璃和磷酸鹽玻璃，氧化鎢玻璃具有更好的理化性能。摻雜WO₃后，由于W⁶⁺離子具有較大的電負性，能夠獲取游離氧并以[WO₄]四面體結構單元的形式進入玻璃網絡結構中，可將斷裂的網絡連接起來，鎢氧絡陰離子的聚集，有利于增強玻璃網絡結構的緊密性，增大玻璃的粘度，從而提高了玻璃的抗析晶熱穩定性。另一方面，氧化鎢玻璃具有良好的玻璃形成能力以及較高的稀土離子溶解度，是良好的稀土離子上轉換發光基質材料。稀土上轉換發光玻璃在藍綠可見波段的激光器、近紅外探測器、照明等等領域有廣闊的應用前景。

制備上轉換發光玻璃的方法有高溫熔融法、溶膠-凝膠法等。高溫熔融退火法由于設備簡單，反應參數簡單和反應過程易控制而得到廣泛應用，但通常情況下采用其它方法制備上轉換發光玻璃，需要復雜的反應過程才能制得。

發明內容

本發明的目的是提供一種操作方法簡單，成本低，發光強度高的稀土離子摻雜氟氧鎢硅酸鹽上轉換發光玻璃的制備方法。

本發明的稀土離子摻雜氟氧鎢硅酸鹽上轉換發光玻璃的制備方法，采用的是高溫熔融退火法，包括以下步驟：

1）將二氧化硅、二氧化鍺、氧化鋁、氧化鎢、氟化鈣、二氧化鈦、氧化鐿和氧化鉺按摩爾比0~50:?50~0:?15:?10:?20:?5:?5:?0.5~3.0放入研缽，混合均勻后倒入坩堝中，其中二氧化硅和二氧化鍺不同時為0；

2）將步驟1）的坩堝放入高溫爐中，以7~10?^oC/min升溫速率升溫至1550℃，保溫2?h熔融；

3）將步驟2）的熔融液倒在300~500^?oC的銅板或石墨板上冷卻至室溫，然后在620~650^?oC退火2~4?h。

本發明所用的稀土氧化物為氧化鐿和氧化鉺的混合物。

本發明的有益效果在于：

本發明制備方法簡單，原料成本低廉，整個制備過程在空氣氣氛中進行，無需特殊裝置，所需設備簡單。本發明首次在氟氧硅酸鹽玻璃基體中引入氧化鎢，有利于進一步解決氟氧硅酸鹽玻璃中引入氟化物后化學穩定性和機械強度差的問題，使得玻璃產品兼具低聲子能量和析晶穩定性好的優點，低聲子能量可以降低頻率上轉換發光時無輻射躍遷引起的能量損失，良好的析晶穩定性有利于提高玻璃的理化性能和機械性能，從而實現強烈的肉眼可見的上轉換紅綠光輸出。

附圖說明

圖?1是不同稀土離子摻雜濃度的氟氧鎢硅酸鹽上轉換發光玻璃發射光譜。

圖?2是含不同氧化鍺比例的氟氧鎢硅酸鹽上轉換發光玻璃發射光譜。

具體實施方式

實施例?1?

1）將二氧化硅、氧化鋁、氧化鎢、氟化鈣、二氧化鈦、氧化鐿和氧化鉺按摩爾比50:?15:?10:?20:?5:?5:?0.5放入研缽，混合均勻后倒入坩堝中；

2）將上述含配合料的坩堝放入高溫爐中，以7?^oC/min升溫速率升溫至1550?^oC，保溫2?h熔融；

3）將步驟2）的熔融液倒在300^?oC的銅板上冷卻至室溫，然后在620^?oC退火2?h，得到稀土離子摻雜的氟氧鎢硅酸鹽上轉換發光玻璃。

圖?1曲線a是本實施例制備的氟氧鎢硅酸鹽玻璃在980?nm激發波長下的上轉換發射光譜，由圖可見，獲得了分別對應于Er³⁺離子：⁴S_3/2→⁴I_15/2和⁴F_9/2→⁴I_15/2能級躍遷強烈的綠光(~546?nm)和紅光(~665?nm)上轉換發射。

在980?nm紅外光泵浦下，該樣品具有肉眼可見強烈的上轉換紅綠光輸出。

實施例?2