專利名稱：一種多相納米晶和稀土離子共摻的氟氧鎢硅酸鹽玻璃的制備方法
技術領域：
本發明涉及氟氧鎢硅酸鹽玻璃的制備方法，尤其是多相納米晶和稀土離子共摻的氟氧鎢硅酸鹽玻璃的制備方法。
背景技術：
氟氧化物玻璃基質同時具備氟化物低聲子能量及氧化物基質優良理化性能的優點，當該系統玻璃微晶化后，稀土離子選擇性地富集于微晶相的低聲子能量環境中，因而可減少多聲子弛豫效應，提高了稀土離子的上轉換發光效率，而氧化物玻璃基質則提供了基體良好的化學穩定性和機械強度。同時，由于析出的氟化物納米晶在尺度上遠小于可見光波長，當其與玻璃基質的折射率接近時，對可見及近紅外光的具有高透過率，使得玻璃體仍保持透明狀態。氟氧化物微晶玻璃的以上特點表明它是作為上轉換發光的理想基質材料。因此，含多相納米晶的稀土玻璃在全固態藍綠激光器、三維立體顯示、納米探針等領域，受到國內外廣大學者的極大關注。在光學玻璃中制備納米晶的方法有基礎玻璃熱處理法、激光誘導晶化法、燒結法、溶膠-凝膠法等。基礎玻璃熱處理法由于設備簡單，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在玻璃基質中得到的納米晶，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，發光強度高的多相納米晶和稀土離子共摻的氟氧鎢硅酸鹽發光玻璃的制備方法。本發明的多相納米晶和稀土離子共摻的氟氧鎢硅酸鹽玻璃的制備方法，采用的是高溫熔融法，包括以下步驟
1)將氧化鎢粉體、二氧化硅、氧化鋁、氟化鈣、二氧化鈦、氧化鐿和氧化鉺按摩爾比10:50: 15: 20: 5: 5: 0.5 3.0放入研缽，混合均勻后倒入坩堝中；
2)將步驟I)的坩堝放入高溫爐中，以7 10°C/min升溫速率升溫至1550°C，保溫2 h熔融；
3)將步驟2)的熔融液倒在300飛000C的銅板或石墨板上冷卻至室溫，然后在700 800°C熱處理2飛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。本發明首次在氟氧鎢硅酸鹽玻璃基體中經熱處理生成冊3，1么112和TiO2納米晶，獲得強烈的上轉換紅綠光輸出。納米晶顆粒尺寸均勻，直徑在40-60nm，使玻璃基體的結構發生變化，產生的納米晶與稀土離子相互作用，有助于優化光學玻璃的光學性能。
圖I是多相納米晶和稀土離子共摻的氟氧鎢硅酸鹽玻璃的X射線衍射圖譜。圖2是多相納米晶和稀土離子共摻的氟氧鎢硅酸鹽玻璃的上轉換發射圖譜與未經熱處理樣品的比較。
具體實施例方式實施例I
1)將氧化鎢粉體、二氧化硅、氧化鋁、氟化鈣、二氧化鈦、氧化鐿和氧化鉺按摩爾比10:50: 15: 20: 5: 5: I. 5放入研缽，混合均勻后倒入坩堝中；
2)將含配合料的坩堝放入高溫爐中，以8°C/min升溫速率升溫至1550 °C，保溫2 h熔
融；
3)將步驟2)的熔融液倒在3000C的銅板上冷卻至室溫，然后在720 0C熱處理4 h。圖I曲線a是產品的X射線衍射圖譜如所示，由圖可見，樣品衍射峰與標準圖譜對照后，說明所得產品為WO3,WAl12和TiO2納米晶。通過謝樂公式(Scherrer equation)計算，其晶體平均直徑為40 nm。圖2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，其中曲線a為未生成納米晶時的氟氧鎢硅酸鹽玻璃，曲線b為有納米晶生成時的氟氧鎢硅酸鹽玻璃。比較圖中曲線a和曲線b，可見本實施例制備的多相納米晶和稀土離子共摻的氟氧鎢硅酸鹽玻璃，有W03，WAl12和TiO2納米晶生成時，在980 nm激發波長下的產品比未生成W03，WAl12和TiO2等納米晶時在可見光區有更強的上轉換發射強度，說明生成WO3,WAl12和TiO2納米晶產品具有更優良的光學性能。實施例2
1)將氧化鎢粉體、二氧化硅、氧化鋁、氟化鈣、二氧化鈦、氧化鐿和氧化鉺按摩爾比10:50: 15: 20: 5: 5: 0.5放入研缽，混合均勻后倒入坩堝中；
2)將含配合料的坩堝放入高溫爐中，以10°C/min升溫速率升溫至1550 °C，保溫2 h熔
融；
3)將步驟2)的熔融液倒在3000C的石墨板上冷卻至室溫，然后在740 0C熱處理6 h。產品的X射線衍射圖譜如圖I曲線b所示，由圖可見，樣品衍射峰與標準圖譜對照后，說明所得產品為WO3, WAl12和TiO2納米晶。通過謝樂公式(Scherrer equation)計算，其晶體平均直徑為60 nm。本實施例制備的多相納米晶和稀土離子共摻的氟氧鎢硅酸鹽玻璃上轉換發射圖譜如圖2曲線c所示，其上轉換發射強度比未經熱處理沒有納米晶生成時的樣品高。實施例3
1)將氧化鎢粉體、二氧化硅、氧化鋁、氟化鈣、二氧化鈦、氧化鐿和氧化鉺按摩爾比10: 50: 15: 20: 5: 5: 3.0放入研缽，混合均勻后倒入坩堝中；
2)將含配合料的坩堝放入高溫爐中，以10°C/min升溫速率升溫至1550 °C，保溫2 h熔
融；
3)將步驟2)的熔融液倒在5000C的銅板上冷卻至室溫，然后在800 0C熱處理2h，得到多相納米晶和稀土離子共摻的氟氧鎢硅酸鹽玻璃
權利要求
1.一種多相納米晶和稀土離子共摻的氟氧鎢硅酸鹽玻璃的制備方法，包括以下步驟 . 1)將氧化鎢粉體、二氧化硅、氧化鋁、氟化鈣、二氧化鈦、氧化鐿和氧化鉺按摩爾比10:50: 15: 20: 5: 5: O. 5 3. O放入研缽，混合均勻后倒入坩堝中； . 2)將步驟I)的坩堝放入高溫爐中，以7 10°C/min升溫速率升溫至1550°C，保溫2 h熔融； . 3)將步驟2)的熔融液倒在30(T5000C的銅板或石墨板上冷卻至室溫，然后在70(Γ800°C熱處理2飛h。
全文摘要
本發明公開了一種多相納米晶和稀土離子共摻的氟氧鎢硅酸鹽玻璃的制備方法，其步驟為首先在研缽中將氧化鎢粉體、二氧化硅、氧化鋁、氟化鈣和稀土氧化物混合均勻，然后采用高溫熔融，將熔融液冷卻至室溫后，進行熱處理，獲得多相納米晶和稀土離子共摻的氟氧鎢硅酸鹽玻璃。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，經熱處理同時生成WO3，WAl12和TiO2納米晶，獲得強烈的上轉換紅綠光輸出。納米晶顆粒尺寸均勻，使玻璃基體的網絡結構發生變化，產生的納米晶與稀土離子相互作用，有助于優化光學玻璃的光學性能。
文檔編號C03C3/062GK102633433SQ201210107480
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月13日 優先權日2012年4月13日
發明者何云龍, 揭光濤, 趙高凌, 韓高榮, 黃晟辰 申請人:浙江大學