[發明專利]一種Tm敏化的環保型鍺碲酸鹽發光玻璃及其制備方法

有效

• 申請號: 201710768453.2
• 申請日: 2017-08-31
• 公開（公告）號: CN107445478B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 田穎;張軍杰;井緒峰;劉群獲;李兵朋;黃飛飛;徐時清
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: C03C4/12
• 分類號: C03C4/12;C03C6/06;C03C1/02;C03C3/253
• 代理公司: 北京瑞盛銘杰知識產權代理事務所(普通合伙) 11617
• 代理人: 栗華楠

本發明屬于材料科學技術領域，具體涉及一種Tm敏化的環保型鍺碲酸鹽發光玻璃及其制備方法。所述玻璃由以下原料制備：GeO₂、Mo?V?Te?Nb?O催化劑廢料、Na₂O、BaF₂、TmF₃或Tm₂O₃、MF₃或M₂O₃、M為稀土發光離子。本發明采用Mo?V?Te?Nb?O催化劑廢料替代氧化碲，在降低熔制溫度的同時能夠有效的改善氧化碲造成鍺碲酸鹽玻璃機械性能下降的問題，獲得的稀土摻雜環保型鍺碲酸鹽玻璃在808nm波長的激光二極管泵浦下可以獲得良好的可見、近紅外和中紅外熒光，同時物理化學性質優良，熱穩定性好，參數ΔT≥170℃，玻璃維氏硬度大于680kgf/mm²。

技術領域：

本發明屬于材料科學技術領域，具體涉及一種Tm敏化的環保型鍺碲酸鹽發光玻璃及其制備方法。

背景技術：

鍺酸鹽玻璃具有較好的熱穩定性和化學耐久性，且有較寬的熒光線寬和較高的稀土離子溶解度、紅外透過范圍廣(6μm)、成玻性能好等優點。但是其成型溫度高，采用大量氧化鍺貴金屬原料，大大增加了生產成本，限制了其商業化進程。在鍺酸鹽玻璃體系中加入適量氧化碲化合物，可降低鍺酸鹽玻璃基質的聲子能量和熔制溫度，同時保留了鍺酸鹽良好的中紅外發光特性及成玻性能，但氧化碲的加入也造成鍺碲酸鹽玻璃機械性能下降。因此，在保證鍺碲酸鹽具有高機械性能的情況下，減少原材料成本，并有效降低玻璃的熔制溫度，對批量生產低成本環境友好型鍺碲酸鹽玻璃具有重要的意義。

在混合金屬氧化物催化劑中，Mo-V-Te-Nb-O催化劑是催化丙烯、丙烷氧化制丙烯酸中研究較多的催化劑。碲鈮等重金屬是Mo-V-Te-Nb-O催化劑的關鍵原材料。隨著我國工業化進程的加速，對碲和鈮這些戰略性金屬需求不斷上升，但目前還不存在有效降低碲鈮等粉體用量的方法，這使得Mo-V-Te-Nb-O的成本居高不下。并且Mo-V-Te-Nb-O催化劑廢料(即生產過程中產生的催化效力不合格的Mo-V-Te-Nb-O催化劑產品或中間產品)含有釩等對機體及環境有危害的物質，將大量廢料丟棄是對公眾利益的間接損害。因此，Mo-V-Te-Nb-O催化劑廢料的循環利用不僅是緩解碲鈮資源供求緊張的有效途徑，還變廢為寶，環保經濟。

目前，Tm³⁺被廣泛的應用于可見光發光的敏化離子。Tm³⁺離子的能級結構非常豐富，有利于傳遞能量給其他稀土離子，并且有較大的吸收和發射截面，可以直接吸收已經商用化的808nm半導體激光器的泵浦能量。有些稀土發光離子如Ho、Dy和Pr，在808nm附近沒有明顯的吸收帶，無法利用常用的808nm半導體激光器泵浦。可采用將Tm³⁺離子引入，通過Tm³⁺離子吸收泵浦能量，將能量傳遞給發光離子。對在808nm吸收較弱的稀土發光離子如Er³⁺也可以采用Tm³⁺敏化。

在回收有價金屬的傳統工藝中，一般采用氫氟酸酸浸、萃取、離子交換等組合工藝。本發明提出催化劑廢料預煅燒及與其他玻璃組分分段熔融法，不僅有效利用Mo-V-Te-Nb-O催化劑中的碲和鈮，省去傳統中對人體環境有害的氫氟酸、萃取劑等的使用。

本發明結合上述技術制備了可在可見、近紅外、中紅外波段發光的鍺碲酸鹽玻璃，在環境保護和經濟效益上實現了雙豐收。

發明內容：

為了實現上述技術目的，本發明將提供一種Tm敏化的環保型鍺碲酸鹽發光玻璃，該玻璃具有優良的熱穩定性、物化性能、較好的紅外透過性能，在808nm波長的激光二極管泵浦下能獲得良好的可見、近紅外、中紅外波段熒光。