專利名稱：含堿土氟化物納米晶透明玻璃陶瓷及其溶膠－凝膠制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光材料領(lǐng)域，尤其是涉及稀土摻雜的含堿土氟化物納米晶透明玻璃陶瓷及其溶膠-凝膠制備方法。
背景技術(shù)：
透明玻璃陶瓷是通過控制玻璃相的晶化而得到的一種玻璃相與晶相共存的復(fù)合材料。氟氧化物透明玻璃陶瓷綜合了氧化物玻璃優(yōu)越的化學(xué)穩(wěn)定性和氟化物晶體低聲子能量的優(yōu)點，是一種具有潛在應(yīng)用價值的發(fā)光基質(zhì)材料。制備透明玻璃陶瓷材料的傳統(tǒng)方法是熔融淬冷法，其制備條件要求高溫，給研究和生產(chǎn)都帶來不便；另外，用該法制備的材料組分分布不夠均勻，且由于高溫熔融時部分原料蒸發(fā)，導(dǎo)致最終材料組分偏離設(shè)計值(參考R.T.Génova等，J.AlloyComp.，380(2004)167)。用溶膠-凝膠方法制備玻璃和陶瓷材料，可以克服熔融淬冷法固有的一些缺陷，具有反應(yīng)溫度低、材料組分精確可控且分布均勻的優(yōu)點。本發(fā)明采用溶膠-凝膠方法制備出了一類新的含堿土氟化物納米晶的透明玻璃陶瓷，該材料在發(fā)光領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種稀土摻雜的、含堿土氟化物納米晶的透明玻璃陶瓷及其溶膠-凝膠法制備工藝，目的在于制備出結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、可發(fā)射可見光、有望發(fā)展為新一代發(fā)光材料的透明玻璃陶瓷。
本發(fā)明制備的透明玻璃陶瓷的化學(xué)組分為xSiO2-yMF2-zErF3(x＝50-95mol％，y＝(100-x-z)mol％，z＝0-10mol％；其中M分別為堿土金屬Ba或Sr)。
本發(fā)明采用如下制備工藝將醋酸鋇(或醋酸鍶)、醋酸鉺、三氟乙酸和去離子水混合后加熱溶解，得到透明溶液(以下簡稱A溶液)；將正硅酸乙酯、無水乙醇及水解催化劑醋酸混合均勻，得到澄清溶液(以下簡稱B溶液)。將A溶液滴加入B溶液中，并攪拌獲得透明溶膠；將透明溶膠陳化，干燥保溫得到干凝膠，而后再加熱到300-800℃并保溫，即得到透明的玻璃陶瓷塊體材料。
用FLS920熒光光譜儀測量的結(jié)果表明，采用以上設(shè)計組分與制備工藝獲得的玻璃陶瓷，在紅外光(波長976nm)和近紫外光(波長378nm)激發(fā)下，可以發(fā)射波長為525nm和540nm的綠光，以及波長為660nm的紅光。
本發(fā)明的玻璃陶瓷材料制備工藝簡單、成本低廉；材料制品具有化學(xué)純度高、均勻性好、組分可控的優(yōu)點。在一定的激光激發(fā)條件下能夠發(fā)出可見光，是一種有重要應(yīng)用前景的發(fā)光材料。
具體實施例方式
實例一將0.009mol醋酸鍶、0.001mol醋酸鉺、0.4mol三氟乙酸和0.03mol去離子水在燒杯中混合后加熱溶解，得到透明溶液(以下簡稱A溶液)；將0.09mol正硅酸乙酯、0.36mol無水乙醇以及少量的醋酸混合攪拌半個小時，得到澄清溶液(以下簡稱B溶液)。A溶液滴加入B溶液后，再往混合液中加入0.5mol的去離子水，并滴加醋酸把PH值調(diào)到4，蓋上保鮮膜攪拌4個小時后，得到均勻透明的溶膠；將溶膠倒入稱量瓶中，在室溫陳化兩周后，于烘箱中緩慢加熱至155℃并保溫一周后，得到透明干凝膠；將干凝膠在馬弗爐中以2K/min速率升溫至800℃，并保溫30分鐘，得到組分為90SiO2-9SrF2-1ErF3的透明玻璃陶瓷塊材(直徑5mm、厚度0.5mm的圓片)。透射電鏡觀察表明，該玻璃陶瓷的玻璃基體中均勻分布著大量尺度為10nm左右的SrF2納米晶。在378nm激光激發(fā)下，用FLS920熒光光譜儀觀測到樣品的紅、綠色發(fā)光信號。
實例2將0.009mol醋酸鋇、0.001mol醋酸鉺、0.4mol三氟乙酸和0.03mol去離子水在燒杯中混合后加熱溶解，得到透明溶液(以下簡稱A溶液)；將0.09mol正硅酸乙酯、0.36mol無水乙醇以及少量的醋酸混合攪拌半個小時，得到澄清溶液(以下簡稱B溶液)。A溶液滴加入B溶液后，再往混合液中加入0.5mol的去離子水，并滴加醋酸把PH值調(diào)到4，蓋上保鮮膜攪拌4個小時后，得到均勻透明的溶膠。通過與實例1相同的干燥和熱處理過程后，得到90SiO2-9BaF2-1ErF3的透明玻璃陶瓷塊材(直徑5mm、厚度0.5mm的圓片)。透射電鏡觀察表明，該玻璃陶瓷的玻璃基體中均勻分布著大量尺度為10nm左右的BaF2納米晶。在378nm激光激發(fā)下，用FLS920熒光光譜儀測量到紅、綠色發(fā)光信號。
實例3將0.009mol醋酸鋇、0.001mol醋酸鉺、0.4mol三氟乙酸和0.03mol去離子水在燒杯中混合后加熱溶解，得到透明溶液(以下簡稱A溶液)；將0.09mol正硅酸乙酯、0.36mol無水乙醇以及少量的醋酸混合攪拌半個小時，得到澄清溶液(以下簡稱B溶液)。A溶液滴加入B溶液后，再往混合液中加入0.5mol的去離子水，并滴加醋酸把PH值調(diào)到4，蓋上保鮮膜攪拌4個小時后，得到均勻透明的溶膠。通過與實例1相同的干燥和熱處理過程后，得到透明的玻璃陶瓷(直徑5mm、厚度0.5mm的圓片)。用FLS920熒光光譜儀可觀測到紅、綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光信號。
權(quán)利要求
1.含堿土氟化物納米晶透明玻璃陶瓷，其特征在于其化學(xué)組分為xSiO2-yMF2-zErF3，x＝50-95mol％，y＝(100-x-z)mol％，z＝0-10mol％，M為堿土金屬Ba或Sr。
2.一種權(quán)利要求1的玻璃陶瓷的溶膠-凝膠制備方法，其特征在于采用溶膠-凝膠法制備。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于將醋酸鋇(或醋酸鍶)、醋酸鉺、三氟乙酸和去離子水混合后加熱溶解，得到透明溶液A；將正硅酸乙酯、無水乙醇及水解催化劑醋酸混合均勻，得到澄清溶液B；將A溶液滴加入B溶液中，并攪拌獲得透明溶膠；將透明溶膠陳化，干燥保溫得到干凝膠，而后再加熱到300-800℃并保溫，即得到透明的玻璃陶瓷塊體材料。
全文摘要
含堿土氟化物納米晶透明玻璃陶瓷及其溶膠－凝膠制備方法，本發(fā)明涉及發(fā)光材料領(lǐng)域。其化學(xué)組分為xSiO
文檔編號C03C10/14GK101024553SQ200610059028
公開日2007年8月29日 申請日期2006年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月24日
發(fā)明者余運(yùn)龍, 陳大欽, 王元生, 周麗花 申請人:中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所