微晶玻璃及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種稀土離子摻雜的微晶玻璃，尤其是涉及一種用作上轉換發光材料的稀土離子摻雜的LuBr^j晶玻璃及其制備方法。
【背景技術】
[0002]通過多光子機制把長波輻射轉換成短波輻射稱為上轉換。所謂的上轉換材料就是指受到光激發時，可以發射比激發波長短的發光的材料。紫藍綠波段的上轉換激光器在高密度光存儲，彩色激光顯示，海洋水色和海資源探測等諸多方面有良好的應用前景。要提高上轉換發光的效率需降低基質材料的聲子能量，這主要是因為較低的聲子能量可降低無輻射馳豫幾率發生，的提高稀土離子中間亞穩態能級的熒光壽命，可有效的提高上轉換發光的效率。LuBr3晶體具有比氟化物更低的聲子能量，更適合作為稀土摻雜的上轉換發光基質，稀土離子摻雜的LuBr3晶體具有比稀土離子摻雜的氟化物晶體更高的上轉換效率，但LuBr3晶體易吸濕、難以制備、需要特殊處理和儲存、化學穩定性和機械強度較差等缺點影響了其上轉換發光材料的實際應用。
[0003]透明微晶玻璃是一種兼有晶體和玻璃優點的新型光電子材料。目前溴化物透明微晶玻璃主要用作閃爍發光材料，其摻雜激活劑為Ce3+、Eu3+、Tb3+、Pr3+和Nd 3+等離子，如公開號為CN103951214，名稱為“稀土離子摻雜的LuBr3微晶玻璃及其制備方法”的發明專利申請公開了一種微晶相為LuBr3、玻璃相為1^02為主的微晶玻璃，采用熔體急冷法和后續熱處理制備，具有較好的閃爍性能。但是目前還沒有三價稀土離子Yb3+、Er3+、Tm3+和Ho 3+摻雜的LuBr#j晶玻璃用于上轉換發光材料的公開報道。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是提供一種聲子能量低、無輻射躍迀幾率小、上轉換量子效率高、抗潮解、機械性能好、上轉換發光很強的稀土離子摻雜LuBr^j晶玻璃及其制備方法。
[0005]本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為:一種稀土離子摻雜的LuBr3微晶玻璃，其摩爾百分比組成如下:Si02 80?94mol%、LuBr3 5.5?15mol %、LnBr3 0.5?5mol%，其中 LnBr3S YbBr 3、ErBr3、TmBr；^P HoBr 3中的至少一種。
[0006]該微晶玻璃摩爾百分比組成為:Si0280mol%、LuBr3 15mol%、ErBr3 0.5mol%、YbBr3 4.5mol %。
[0007]該微晶玻璃摩爾百分比組成為:Si02 80.8mol %、LuBr3 15mol %、TmBr30.2mol %、YbBr34mol %。
[0008]該微晶玻璃摩爾百分比組成為:Si0282mol%> LuBr3 14mol % > ErBr3 0.lmol % >TmBr30.lmol %、YbBr3 3.8mol %。
[0009]所述的稀土離子摻雜的LuBr^j晶玻璃的制備方法，包括以下步驟:
[0010](1)按摩爾百分比組成 Si02 80 ?94mol%、LuBr3 5.5 ?15mol%、LnBr3 0.5 ?5mol %，其中LnBr3S YbBr 3、ErBr3、TmBrjP HoBr 3中的至少一種；稱取醋酸镥及醋酸鐿、醋酸鉺、醋酸銩和醋酸鈥中的至少一種，其中醋酸镥的份量按摩爾百分比組成中LuBr3的摩爾百分含量稱取，醋酸鐿、醋酸鉺、醋酸銩和醋酸鈥中的至少一種的份量分別按上述相同的摩爾百分比組成中LnBr3的摩爾百分含量稱取，并將上述醋酸鹽溶于去離子水中形成醋酸鹽溶液，在醋酸鹽溶液中加入三溴乙酸得到透明的混合溶液，其中三溴乙酸與醋酸鹽溶液中金屬離子總和的摩爾比為3:1;
[0011](2)按與步驟(1)相同的摩爾百分比組成中Si02的摩爾百分含量稱取正硅酸乙酯溶于乙醇中，得到正硅酸乙酯溶液，然后將步驟(1)制得的混合溶液與正硅酸乙酯溶液混合后攪拌1小時，再用稀硝酸調節其PH值至5，得到前驅液；
[0012](3)將步驟(2)得到的前驅液室溫陳化3周后置于烘箱，升溫至145°C干燥8天，得到透明的干凝膠；
[0013](4)將步驟(3)得到的干凝膠置于氮氣精密退火爐中，在660?680°C的溫度下熱處理10小時，然后再以10°c /小時的速率降溫至50°C，關閉精密退火爐電源，自動降溫至室溫，得到透明的稀土離子摻雜的LuBr3微晶玻璃。
[0014]與現有技術相比，本發明的優點在于:該微晶玻璃具有LuBr3晶體基質材料的優異上轉換性能和二氧化硅玻璃的機械強度、穩定性和易于加工的特點；經實驗證明:通過本發明的制備方法所制得的稀土離子摻雜LuBr3微晶玻璃透明、抗潮解、機械性能好、藍紫光透過率較高，具有聲子能量低、上轉換效率高等性能，可使上轉換激光器效率大大提高；此夕卜，該微晶玻璃的制備方法簡單且具有良好的可重復性，生產成本較低。
【附圖說明】
[0015]圖1為實施例1得到的微晶玻璃的透射電子顯微鏡圖(TEM);
[0016]圖2為實施例1得到的Er3+、Yb3+摻雜的LuBr 3微晶玻璃的970nm激光器激發上轉發光光譜；
[0017]圖3為對比例1得到的Er3+、Yb3+摻雜的LuF 3微晶玻璃的970nm激光器激發上轉換發光光譜。
【具體實施方式】
[0018]以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。
[0019]實施例1
[0020]Er3+、Yb3+摻雜LuBr 3微晶玻璃的摩爾百分比組成為:S1 2 80mol %、LuBr315mol%,ErBr3 0.5mol%, YbBr3 4.5mol%，以上組成的制備微晶玻璃的工藝如下:
[0021](1)稱取醋酸镥、醋酸鐿、醋酸鉺，且份量分別按上述摩爾百分比組成中的LuBr3、YbBrJP ErBr 3的摩爾百分含量稱取，將上述醋酸鹽溶于去離子水中形成醋酸鹽溶液，在醋酸鹽溶液中加入三溴乙酸得到透明的混合溶液，其中三溴乙酸與醋酸鹽溶液中金屬離子總和的摩爾比為3:1;
[0022](2)按與步驟(1)相同的摩爾百分比組成中Si02的摩爾百分含量稱取正硅酸乙酯溶于乙醇中，得到正硅酸乙酯溶液，然后將步驟(1)制得的混合溶液與正硅酸乙酯溶液混合后攪拌1小時，再用稀硝酸調節其PH值至5，得到前驅液；
[0023](3)將步驟⑵得到的前驅液室溫陳化3周后置于烘箱，升溫至145°C干燥8天，得到透明的干凝膠；
[0024](4)將步驟(3)得到的干凝膠置于氮氣精密退火爐中，在660?680°C熱處理10小時，然后再以10°c /小時的