一種摻雜稀土鉺、鏑的亞碲酸鹽發光玻璃及其製備方法
2023-04-23 17:43:51
專利名稱：一種摻雜稀土鉺、鏑的亞碲酸鹽發光玻璃及其製備方法
技術領域：
本發明屬於稀土發光和可見發光應用技術領域，具體來說涉及一種摻雜稀土鉺、 鏑的亞碲酸鹽發光玻璃及其製備方法，此種稀土離子摻雜的發光玻璃可用於製備可見光光 源。
背景技術：
近年來稀土離子作為重要發光材料已日趨成熟，多種離子共摻在可見和紅外波段 發光時的相互作用及其發光機制的深入研究對照明和光通信有著重要意義。玻璃具有高透 明度，製備簡單，成本低廉的優點，是重要的稀土摻雜發光介質。摻雜稀土離子的發光玻璃 可以在多個領域具有商用價值，製備照明器件和光波導將是其兩個主要用途。之前對稀土摻雜發光的研究表明，鉺(Er)離子是較為常用的一種稀土摻雜離子， 由於在紅外波段1. 5μπι附近有較強的寬帶發光已被廣泛應用在雷射器和光放大器中作為 光增益媒介。Er3+在可見光波段也有明顯的發光峰，其特徵發光帶分布在(2Hiv2 — 4115/2、 4S372 - 4I1572)和綠光和紅光(4F9/2 — 4115/2)區。稀土鏑(Dy)離子的光致發光主要集中在紅 外波段，如 1. 3 μ m (6H972 — 6H1572)，1. 75 ym (6H1172 — 6H1572)和 2. 9 ym (6H1372 — 6H1572)的波長 發光，由於對白光照明需求的增大，近年來其在可見波段的發光也逐漸受到人們的關注。稀 土 Dy3+在可見光波段的發光帶分布在藍光(4F9/2 — 6Hl5Z2)及黃光(午9/2 —丸3/2)區。根據 三基色原理，紅、綠、藍三色光經過擬合可以產生白光，而鉺、鏑兩種稀土離子的特徵發光恰 好覆蓋了三色光波段，可以通過三基色的合成來實現不同色度的發光。已證實共摻稀土離 子能級之間的相互作用，如共振能量傳遞、上轉換、交叉弛豫等，可以有效的改善單摻時的 發光特性，改變一種稀土離子的摻雜濃度，可以控制該離子的特徵發光強度，進而控制合成 光的發光色度。亞碲酸鹽具有很好的成玻能力、好的抗析晶和耐潮溼的能力。其聲子能量 較小，約為780CHT1，這些優點使其成為稀土摻雜的較理想的基質材料。低成本的固體發光材料已逐漸成為新的研究熱點，所以我們提供一種成本較低， 化學性質穩定的稀土摻雜發光玻璃，能夠在單一激發源的激發下產生稀土離子特徵發光的 疊加，通過改變稀土離子的摻雜濃度調節其受激發光色度。
發明內容
本發明的目的在於提供一種摻雜稀土鉺、鏑的亞碲酸鹽發光玻璃及其製備方法， 其在紫外波長光的激發下，發光帶覆蓋藍光，綠光，紅光波段，製備工藝簡單，通過適當調節 稀土離子摻雜濃度，可以控制發光色度，滿足實際中的應用。本發明一種摻雜稀土鉺、鏑的亞碲酸鹽發光玻璃，其組成成分由下述化學式表示 TeO2-TiO2-Er2O3-Dy2CV玻璃有效成分引入方式為分析純試劑二氧化鈦、高純試劑二氧化 碲、氧化鉺和氧化鏑，其成分的重量配比如下TiO2 83. 8 % 87. 8 % ；TeO2 3. 8 % 4. 0 % ；Er2O3 3. 6% 5. 9%; Dy2O3 4. 5% 7. 8%;
本發明一種摻雜稀土鉺、鏑的亞碲酸鹽發光玻璃的製備方法，包括以下步驟(1)稱取試劑二氧化鈦、二氧化碲、氧化鉺、氧化鏑其重量百分比分別為83. 8% 87. 8%,3. 8% 4. 0%,3. 6% 5. 9%,4. 5% 7. 8%之間，將這些組分充分混勻；(2)將上述混合物裝入剛玉坩堝，並置於高溫爐中燒結，氣氛為空氣，燒結溫度為 850-1000°C，燒結時間為0. 5 1小時；(3)將步驟(2)得到的熔融物倒入溫度為340-400°C的模具中，在室溫下自然冷 卻；將冷卻後的玻璃樣品，切割至所需尺度，兩面拋光，即得到所需產物。本發明的玻璃可被紫外光激發，激發波長範圍為300 350nm，發射峰波長分別分 布在484nm(藍光)，523nm、546nm、574nm (黃、綠光)，660nm(紅光)，共5個發光峰。根據本發明方法，可以得到分布在藍、綠、紅光區的發光峰，且發射強度取決於稀 土鉺和鏑離子的摻雜濃度。因此，將本發明的玻璃應用於可見光波段發光器件，可用來製備 黃綠光源。若補強藍光發光強度可實現白光發光，側可應用於照明。本發明一種摻雜稀土鉺、鏑的亞碲酸鹽發光玻璃及其製備方法，其優點和達到的 功效是製備的稀土元素鉺、鏑雙摻的發光玻璃分別利用鉺、鏑的特徵譜帶覆蓋了三原色波 段的特點，可以改變稀土離子摻雜濃度實現對發光色度的調節，對於可見光波段發光和白 光照明器件的發展有重要意義。而採用本發明的製備方法利用經過優化的具體製備條件以 及後續熱處理條件參數將能獲得具有優良放光性能的玻璃。因此製備的稀土鉺、鏑雙摻的 發光玻璃可用於製備可見波段的發光玻璃。
圖1為本發明摻雜稀土鉺、鏑的亞碲酸鹽發光玻璃在325nm激發下的發射光譜圖， 其中氧化鉺、氧化鏑含量(重量比)分別為5.9%、4.5%。圖2為本發明摻雜稀土鉺、鏑的亞碲酸鹽發光玻璃在325nm激發下的發射光譜圖， 其中氧化鉺、氧化鏑含量(重量比)分別為4.7%、5.7%。圖3本發明摻雜稀土鉺、鏑的亞碲酸鹽發光玻璃材料的色度坐標示意圖
具體實施例方式請參照附圖1、圖2、圖3所示，詳細說明本發明的優選實施方案。實施例1 (1)稱取分析純試劑二氧化鈦、高純試劑二氧化碲、氧化鉺和氧化鏑，其組成成分 及其重量配比如下TiO2 87. 8% ； TeO2 4. 0% ；Er2O3 3. 6% ； Dy2O3 4. 6% ；將它們在研缽中研磨，使其充分混勻；(2)將上述混合物裝入剛玉坩堝，並置於高溫爐中燒結，氣氛為空氣，燒結溫度為 850°C，燒結時間為0. 5小時；(3)取出坩堝，將熔融的玻璃液倒入340°C預熱的模具中，冷卻到室溫；然後將燒 結物切割至所需尺度，兩面拋光，即得到所需產物。
實施例2
(1)稱取分析純試劑二氧化鈦、高純試劑二氧化碲、氧化鉺和氧化鏑，其組成成分 及其重量配比如下TiO2 86. 7% ； TeO2 3. 9% ；
Er2O3 4. 8% ； Dy2O3 4. 6% ；將它們在研缽中研磨，使其充分混勻；(2)將上述混合物裝入剛玉坩堝，並置於高溫爐中燒結，氣氛為空氣，燒結溫度為 850°C，燒結時間為0. 5小時；(3)取出坩堝，將熔融的玻璃液倒入340°C預熱的模具中，冷卻到室溫；然後將燒 結物切割至所需尺度，兩面拋光，即得到所需產物。實施例3 (1)稱取分析純試劑二氧化鈦、高純試劑二氧化碲、氧化鉺和氧化鏑，其組成成分 及其重量配比如下TiO2 85. 7% ； TeO2 3. 9% ；Er2O3 5. 9% ； Dy2O3 4. 5% ；將它們在研缽中研磨，使其充分混勻；(2)將上述混合物裝入剛玉坩堝，並置於高溫爐中燒結，氣氛為空氣，燒結溫度為 900°C，燒結時間為1小時；(3)取出坩堝，將熔融的玻璃液倒入350°C預熱的模具中，冷卻到室溫；然後將燒 結物切割至所需尺度，兩面拋光，即得到所需產物。實施例4 (1)稱取分析純試劑二氧化鈦、高純試劑二氧化碲、氧化鉺和氧化鏑，其組成成分 及其重量配比如下TiO2 85. 7% ； TeO2 3. 9% ；Er2O3 4. 7% ； Dy2O3 5. 7% ；將它們在研缽中研磨，使其充分混勻；(2)將上述混合物裝入剛玉坩堝，並置於高溫爐中燒結，氣氛為空氣，燒結溫度為 900°C，燒結時間為0. 5小時；(3)取出坩堝，將熔融的玻璃液倒入380°C預熱的模具中，冷卻到室溫；然後將燒 結物切割至所需尺度，兩面拋光，即得到所需產物。實施例5 (1)稱取分析純試劑二氧化鈦、高純試劑二氧化碲、氧化鉺和氧化鏑，其組成成分 及其重量配比如下TiO2 84. 8% ； TeO2 3. 8% ；Er2O3 4. 7% ； Dy2O3 6. 7% ；將它們在研缽中研磨，使其充分混勻；(2)將上述混合物裝入剛玉坩堝，並置於高溫爐中燒結，氣氛為空氣，燒結溫度為 950°C，燒結時間為1小時；(3)取出坩堝，將熔融的玻璃液倒入380°C預熱的模具中，冷卻到室溫；然後將燒 結物切割至所需尺度，兩面拋光，即得到所需產物。
實施例6 (1)稱取分析純試劑二氧化鈦、高純試劑二氧化碲、氧化鉺和氧化鏑，其組成成分及其重量配比如下TiO2 83. 8% ； TeO2 3. 8% ；Er2O3 4. 6% ； Dy2O3 7. 8% ；將它們在研缽中研磨，使其充分混勻；(2)將上述混合物裝入剛玉坩堝，並置於高溫爐中燒結，氣氛為空氣，燒結溫度為 1000°C，燒結時間為1小時；(3)取出坩堝，將熔融的玻璃液倒入400°C預熱的模具中，冷卻到室溫；然後將燒 結物切割至所需尺度，兩面拋光，即得到所需產物。上述實施例3製得的玻璃在325nm激發下的發射光譜如圖1所示。從圖中可以看 出，該玻璃在紫外光激發下出現5個發光峰，其中位於523nm，546nm, 656nm的發光峰是鉺離 子的發光峰；484nm，574nm是鏑離子的發光峰。說明實現了預期的覆蓋三原色波段的發光 帶，這種玻璃可以用於在可見光波段的發光。上述實施例4製得的玻璃在325nm激發下的發射光譜如圖2所示。從圖中可以看 出，該玻璃在紫外光激發下出現的5個發光峰與實施例3製得的玻璃(見圖1)相同，但發 光峰之間的相對發光強度明顯不同，說明稀土離子摻雜濃度的變化改變了特徵峰的發光強 度，進而實現了調節玻璃的發光色度。說明這種玻璃可以滿足對不同色度發光的需求。本發明摻雜稀土鉺、鏑的亞碲酸鹽發光玻璃的色度坐標如圖3所示，樣品的發光 色度基本分布在黃綠光區，可以應用於黃綠光發光器件。若補強其中的藍光發光強度，便可 實現白光發光，應用於白照明領域。
權利要求
一種摻雜稀土鉺、鏑的亞碲酸鹽發光玻璃，其特徵在於它是由分析純二氧化鈦、高純試劑二氧化碲、氧化鉺和氧化鏑組成，其成分的重量配比如下TiO2 83.8％～87.8％； TeO2 3.8％～4.0％；Er2O3 3.6％～5.9％； Dy2O3 4.5％～7.8％。
2.一種摻雜稀土鉺、鏑的亞碲酸鹽發光玻璃的製備方法，其特徵在於該方法包括以 下步驟(1)稱取分析純試劑二氧化鈦、高純試劑二氧化碲、氧化鉺和氧化鏑，其重量百分比分 別為83. 8% 87. 8%,3. 8% 4. 0%,3. 6% 5. 9%,4. 5% 7. 8%之間，將這些組分充分 混勻；(2)將上述混合物裝入剛玉坩堝，並置於高溫爐中燒結，氣氛為空氣，燒結溫度為 900-1000°C，燒結時間為0. 5 1小時；(3)將步驟(2)得到的熔融物倒入340°C-400°C的模具中，在空氣中降到室溫，切割至 所需尺度，兩面拋光，即得到所需產物。
全文摘要
一種摻雜稀土鉺、鏑的亞碲酸鹽發光玻璃，其組成成分的重量配比如下TiO283.8％～87.8％；TeO23.8％～4.0％；Er2O33.6％～5.9％；Dy2O34.5％～7.8％。其製備方法是(1)稱取分析純試劑二氧化鈦、高純試劑二氧化碲、氧化鉺和氧化鏑，其重量百分比分別為83.8％～87.8％、3.8％～4.0％、3.6％～5.9％、4.5％～7.8％之間，將這些組分充分混勻；(2)將上述混合物裝入剛玉坩堝，並置於高溫爐中燒結，氣氛為空氣，燒結溫度為900-1000℃，燒結時間為0.5～1小時；(3)將熔融物倒入340℃-400℃的模具中，在空氣中降到室溫，切割至所需尺度，兩面拋光，即得到所需產物。
文檔編號C03C4/12GK101857365SQ201010197248
公開日2010年10月13日 申請日期2010年6月2日 優先權日2010年6月2日
發明者張峰, 肖志松 申請人:北京航空航天大學