[发明专利]一种稀土离子掺杂的Ca4Y6(SiO4)6O微晶玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种稀土掺杂微晶玻璃，尤其是涉及一种稀土掺杂Ca₄Y₆(SiO₄)₆O微晶玻璃及其制备方法。

背景技术

Ca₄Y₆(SiO₄)₆O晶体为六方晶系,其空间群为P63/m，晶格常数为a＝9.356nm,b＝9.356nm c＝6.793nm.Ca₄Y₆(SiO₄)₆O晶体比较适合用二价和三价稀土离子替换Ca²⁺、Y³⁺掺杂,而没有电价不平衡的问题。Ca₄Y₆(SiO₄)₆O晶体在荧光粉中已有大量应用，得益于它有二价和三价两个阳离子可以和稀土离子进行替换，进行多种形式的稀土掺杂，得到各种波段的发光。

微晶玻璃是一种由基质玻璃严格控制晶化行为而制成的微晶体和玻璃相均匀分布的材料，通过组分设计和热处理条件控制可使掺杂的稀土离子在微晶玻璃制备过程中优先沉积于微晶中，提供了类似晶体的局域环境，降低稀土离子的能量无辐射弛豫几率，从而提高其量子效率和发光效率。微晶玻璃兼有玻璃材料优良的成纤性能和晶体材料优良的量子效率的优点，另外还具有机械强度高、热膨胀性可调、抗热震性好、耐化学腐蚀和热稳定性能好等优越的综合性能，通过控制析出晶相和尺寸可以使微晶玻璃仍保持高度透明，已成为稀土离子掺杂基质材料的研究热点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生产周期短、成本低、易于批量生产的稀土离子掺杂的Ca₄Y₆(SiO₄)₆O微晶玻璃及其制备方法，该微晶玻璃稳定结构且具有与稀土掺杂Ca₄Y₆(SiO₄)₆O晶体相似的光谱特性以及良好的物理特性。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种稀土离子掺杂的Ca₄Y₆(SiO₄)₆O微晶玻璃，摩尔百分比组成为：SiO₂：30～50％，H₃BO₃：5～10％，Y₂O₃：10～20％，Al₂O₃：5～10％，Na₂CO₃：5～10％，K₂CO₃：5～12％，CaCO₃：5～12％，KF：0.5～1.5％，Re：0.05～5％；其中Re为Re³⁺或Re²⁺中的至少一种。

作为优选，Re³⁺为Tb³⁺、Yb³⁺、Ce³⁺、Tm³⁺、Dy³⁺、Ho³⁺、Nd³⁺中的任意一种。

作为优选，Re²⁺为Mn²⁺。

本发明的稀土离子掺杂Ca₄Y₆(SiO₄)₆O微晶玻璃的制备方法，包括下列具体步骤：

(1)SiO₂-H₃BO₃-Y₂O₃-Al₂O₃-Na₂CO₃-K₂CO₃-CaCO₃-KF-Re系玻璃基体的熔制：