[发明专利]一种铥镱共掺磷酸盐上转换发光玻璃及其制备方法和应用

说明书

本发明属于上转换发光玻璃技术领域，公开了一种铥镱共掺磷酸盐上转换发光玻璃，所述上转换发光玻璃的组分为P₂O₅‑Al₂O₃–BaO‑Na₂O–ZnO‑Yb₂O₃‑Tm₂O₃‑玻璃网络骨架调节剂，其中，各组分的摩尔百分数为：P₂O₅ 50～60％；Al₂O₃ 10％；BaO 12％；Na₂O 5％；ZnO 10％；Yb₂O₃ 1～3％；Tm₂O₃ 0.2～0.8％，玻璃网络骨架调节剂1.8～10％。本发明方法简单，原料成本低廉，所需设备简单。本发明的磷酸盐上转换发光玻璃具有透过性好，机械强度高，上转换波长在800nm附近的优点，在近红外成像、激光和探测等光电子领域具有重要应用前景。

技术领域

本发明属于上转换发光玻璃技术领域，更具体地，涉及一种铥镱共掺磷酸盐上转换发光玻璃及其制备方法和应用。

背景技术

上转换发光材料是指吸收低能光子后发射高能光子的材料，其独特的光谱转换功能在固体激光器、信息存储、传感、生物成像、照明光源和三维显示等诸多领域具有巨大的应用潜力，是国内外的研究热点。目前广泛报道的上转换发光材料中，以晶体、玻璃、微晶玻璃陶瓷为基质的无机材料占据了主导。其中上转换发光晶体材料主要是指荧光粉多晶材料和单晶材料，其发光强度以及量子效率一般较高，但制备工艺往往比较复杂，不易进行可塑加工，难以制备大型和复杂结构器件。而上转换发光微晶玻璃陶瓷结合了玻璃的透明性和可塑性，以及离子在微晶环境下发光效率高的优势，但微晶玻璃中纳米晶尺寸和含量的可控性较差，对玻璃的透过性有极大影响，很难制备出透明的微晶玻璃陶瓷，且制备成本远高于直接制备玻璃，这在一定程度上限制了其实际应用。

上转换发光玻璃一般制备工艺简单，容易实现成型操控和大块制备，具有高的透明度和光学均匀性，是激光、照明和显示等方向比较理想的一种上转换材料。研究显示，现有上转换玻璃主要为氟化物、锗酸盐和碲酸盐等低声子能量玻璃，其中氟化物玻璃化学性质不稳定、机械强度差、制备条件苛刻，而锗酸盐和碲酸盐玻璃原料价格昂贵。因此，需要进一步开发低成本、高稳定性的上转换玻璃材料。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷与不足，本发明的首要目的提供了一种铥镱共掺磷酸盐上转换发光玻璃，该上转换发光玻璃在980nm激发下发光范围为780～820nm，两个发光峰位分别位于794nm和805nm附近。

本发明的另一目的在于提供上述铥镱共掺磷酸盐上转换发光玻璃的制备方法。该方法制备工序简单，成本低，可大量生产。

本发明的再一目的在于提供上述铥镱共掺磷酸盐上转换发光玻璃的应用。

本发明上述目的通过以下技术方案予以实现：

一种铥镱共掺磷酸盐上转换发光玻璃，所述上转换发光玻璃的组分为P₂O₅-Al₂O₃–BaO-Na₂O–ZnO-Yb₂O₃-Tm₂O₃-玻璃网络骨架调节剂，其中，各组分的摩尔百分比分别为：P₂O₅50～60％；Al₂O₃10％；BaO 12％；Na₂O 5％；ZnO 10％；Yb₂O₃1～3％；Tm₂O₃0.2～0.8％，玻璃网络骨架调节剂1.8～10％。