[发明专利]Sm3+掺杂发光微晶玻璃及其制备方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种Sm³⁺掺杂发光微晶玻璃及其制备方法。具体的说，涉及一种Sm³⁺掺杂ZnO-B₂O₃-SiO₂系发光微晶玻璃及其制备方法。属于发光材料技术领域。发光玻璃作为一种新型材料，在荧光设备、应急照明、储能材料、太阳能光电转换材料、光电子信息等领域有着广泛的应用。

背景技术

随着社会的发展和进步，新材料和高科技的发展都迫切需要研制与开发一系列新型材料。而随着微晶玻璃研究水平的发展，人们对微晶玻璃的性能和质量提出了更高的要求，于是具有一项或几项功能的新型功能微晶玻璃应运而生，正日益成为高新技术领域的生力军，成为材料科学研究的一个热点。

在众多的微晶玻璃体系中，ZnO-B₂O₃-SiO₂系微晶玻璃中由于硼本身具有助熔的作用，故ZnO-B₂O₃-SiO₂系微晶玻璃比其它体系的微晶玻璃的熔化温度要低，技术要求降低。

锌硼硅系玻璃是最常见也是用途最广泛的一种玻璃材料，主要应用于建筑、汽车，装饰、照明、光电等领域。且其用到的原料便宜，熔点较低，因此研究稀土离子在锌硼硅系微晶玻璃中的发光是有实际应用意义的，可以拓宽其应用范围，提高人们生活质量。

目前，人们对稀土掺杂发光材料主要集中在Tb，Eu等稀土元素上，对于能吸收紫外光放出红光的Sm研究较少，Sm的这一特性在光色转换及白光发光二极管的暖色化上具有应用价值。国内外对钙镁硅等组分的微晶玻璃研究比较全面，而对于稀土掺杂容易分相的锌硼硅系微晶玻璃发光性能的研究较少。

发明内容

本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种Sm³⁺掺杂发光微晶玻璃及其制备方法，Sm³⁺掺杂发光微晶玻璃作为一种新型的发光材料，因具有良好的物理化学稳定性、以及优于普通玻璃材料的发光性能而被应用于波导、激光、白光LED等领域。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种Sm³⁺掺杂发光微晶玻璃，所述Sm³⁺掺杂发光微晶玻璃为Sm³⁺掺杂ZnO-B₂O₃-SiO₂系发光微晶玻璃，为以下化学式的物质：XZnO-YB₂O₃-ZSiO₂-RNa₂O-MAl₂O₃-NTiO₂-QZrO₂-TSm₂O₃，其中Sm₂O₃为激活剂，TiO₂+ZrO₂为复合晶核剂，式中X、Y、Z、R、M、N、T为质量系数，其取值分别为X=15～30，Y=17～23，Z=30～50，R=0～3，M=6～20，N=0～2，Q=0～2，T=0.3～8。

本发明同时提供了一种所述的Sm³⁺掺杂发光微晶玻璃的制备方法，以氧化锌、硼酸、二氧化硅、三氧化二铝、碳酸钠、二氧化钛、二氧化锆及三氧化二钐为原料，将上述原料研磨混合后，在1400～1550℃下熔融并成型制成玻璃，于500～550℃下对该成型制成的玻璃进行退火2～3h，降至室温；再对其玻璃进行晶化处理，在550～575℃下核化2～2.5h，在720～740℃下晶化6～12h，最终获得锌硼硅系的微晶玻璃。

所述原料的质量份配比分别为：氧化锌12～26份，硼酸25～33份，二氧化硅25～44份，三氧化二铝0～8份，碳酸钠5～18份，二氧化钛0～1.8份，二氧化锆0～1.8份，和三氧化二钐0.25～7份。

所述的氧化锌、硼酸、二氧化硅、三氧化二铝、碳酸钠、二氧化钛、二氧化锆为分析纯，三氧化二钐的重量含量不低于99.99%。

本发明优化了实验参数，以TiO₂+ZrO₂为复合晶核剂，Sm₂O₃为激活剂，大大提高了发光性能，实现锌硼硅系微晶玻璃的最佳发光性。