[發明專利]一種鹵化鉛微晶復合硫系玻璃陶瓷材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201811241911.8
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN109320092A
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發明（設計）人: 林常規;王景松;趙旭浩;焦清;劉雪云;張培晴;戴世勛
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: C03C10/16
• 分類號: C03C10/16
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙) 33226
• 代理人: 謝瀟

本發明公開了一種鹵化鉛微晶復合硫系玻璃陶瓷材料及其制備方法，該硫系玻璃陶瓷材料的摩爾組成按化學式表示為：(1?x?y)GeS₂·xSb₂S₃·yPbX₂，其中x=0.1~0.85，y=0.1~0.25，X為Cl、Br或I，PbX₂以析出的微晶形式復合于該硫系玻璃陶瓷材料中。該陶瓷材料是一種可應用于紅外光學與光子學領域的新型金屬鹵化物微晶復合透紅外硫系玻璃陶瓷材料，其具有較好的熱學和化學穩定性、良好的斷裂韌性，適于進行稀土離子摻雜研發新型中紅外發光或激光材料；該陶瓷材料的制備方法能夠根據稀土離子需要設計和選擇合適的玻璃組成，簡單地通過將鹵化鉛與硫系玻璃基質進行混熔和再晶化處理，控制析出不同的鹵化鉛晶相，獲得性能差異的透紅外功能硫系玻璃陶瓷。

技術領域

本發明屬于功能玻璃陶瓷材料技術領域，具體是一種鹵化鉛微晶復合硫系玻璃陶瓷材料及其制備方法。

背景技術

鹵化鉛晶體具有寬的可見-紅外透明窗口、低的聲子能量等特點，一直是非常重要的光功能晶體材料。但鹵化鉛晶體在空氣中容易潮解，對使用環境要求較高。這一本征缺陷制約了鹵化鉛晶體的應用。近年來，研究人員嘗試了各種方法來穩定鹵化鉛晶體，開發了許多新奇的功能及應用。其中一種較好的方法是通過析晶熱處理，在玻璃基質中析出鹵化鉛微晶。惰性的玻璃基質能夠有效地保護鹵化物微晶免受環境侵害，并且有利于制作成薄片、薄膜、光纖等各種形態的光子器件。一種典型的成功案例是稀土摻雜氧氟玻璃陶瓷材料，其通過析晶熱處理，在氧化物玻璃基質中析出PbF₂晶體，稀土離子富集在聲子能量較低的氟原子晶格中，實現可見、近紅外以及上轉換等發光性能增強。由稀土離子中電子躍遷機制可知，PbX₂(X＝Cl、Br或I)等具有更低聲子能量的金屬鹵化物晶體會更有利于稀土離子發光。然而，至今除了CsPbX₃量子點復合的極少數氧化物玻璃陶瓷材料外，極少見到其它金屬鹵化物晶體復合玻璃陶瓷材料的報道。造成這一現象的原因有：鹵化鉛容易潮解，在原料混合時容易潮解粘連，造成混料不均勻，從而難以實現均勻熔制；另外，PbX₂原料在高溫熔制中更容易揮發，很難熔入氧化物玻璃基質中。

硫系玻璃是一種以硫、硒、碲等硫族元素為主，與其它金屬或非金屬元素化合而成的無定形固體。硫系玻璃通常是將原料置于真空石英安瓿中，通過搖擺爐熔制得到。硫系玻璃具有高的鹵化物溶解度，相較氧化物玻璃，更適于做鹵化鉛引入與析晶研究。此外，硫系玻璃具有寬的紅外透明窗口，是研究稀土離子中紅外發光的理想基質材料。因此，獲得聲子能量極低的氯化物、溴化物、碘化物等金屬鹵化物晶體復合硫系玻璃陶瓷材料，將有望在中紅外發光甚至中紅外激光材料方面實現突破。鑒于此，本發明提出一種鹵化鉛微晶復合硫系玻璃陶瓷材料及其制備方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術的不足，提供一種鹵化鉛微晶復合硫系玻璃陶瓷材料及其制備方法，該鹵化鉛微晶復合硫系玻璃陶瓷材料是一種可應用于紅外光學與光子學領域的新型金屬鹵化物微晶復合透紅外硫系玻璃陶瓷材料，其具有較好的熱學和化學穩定性、良好的斷裂韌性，適于進行稀土離子摻雜研發新型中紅外發光或激光材料；該鹵化鉛微晶復合硫系玻璃陶瓷材料的制備方法能夠根據稀土離子需要設計和選擇合適的玻璃組成，簡單地通過將鹵化鉛與硫系玻璃基質進行混熔和再晶化處理，控制析出不同的鹵化鉛晶相，獲得性能差異的透紅外功能硫系玻璃陶瓷。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種鹵化鉛微晶復合硫系玻璃陶瓷材料，該硫系玻璃陶瓷材料的摩爾組成按化學式表示為：(1-x-y)GeS₂·xSb₂S₃·yPbX₂，其中x＝0.1～0.85，y＝0.1～0.25，X為Cl、Br或I，PbX₂以析出的微晶形式復合于該硫系玻璃陶瓷材料中。

作為優選，x＝0.15～0.85，y＝0.1～0.15。