CN100355686C - 一种表面发强蓝色荧光玻璃的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种表面发强蓝色荧光玻璃的热处理制备方法，属于表面纳米科学技术及光电新材料领域。将石英玻璃双面抛光；将Mn的原子比范围为3%-7%的ZnO和MnO的混合粉体同抛光后石英玻璃表面充分接触；然后将表面附有ZnO和MnO的混合粉体的石英玻璃加热到1000℃-1200℃，保温1-3小时，在石英玻璃表面区形成纳米硅酸锌发光颗粒，并经表面抛光处理得到表面发强蓝色荧光的玻璃。本发明所述的制备方法工艺简单，无需专用的昂贵设备，工艺简单适合工业化生产。

Description

一种表面发强蓝色荧光玻璃的制备方法
技术领域
本发明涉及一种表面发强蓝色荧光玻璃的热处理制备方法，属于表面纳米科学技术及光电新材料领域。
背景技术
特种玻璃被广泛应用建筑、太阳能应用、显示技术和高能粒子探测等领域。荧光玻璃是特种玻璃的一个种类，主要应用于平面显示和高能粒子探测。目前的主要制备方法有两种：一种是在玻璃孵化过程中加入荧光杂质中心；另一种是通过表面镀膜技术，在玻璃的表面沉积发光层。两者都涉及到极其复杂的工艺过程和严格的工艺要求。如对高能带电粒子荧光探测等特殊的应用领域，要求接收表面具有强荧光效应，兼具基底材料对荧光透明，从而有效提高检测灵敏度和减小本底的再吸收效应。为了达到这个目的，现在通用的方法是在玻璃表面沉积荧光薄膜，需要极其昂贵的高真空沉积设备，同时荧光层与薄膜衬底间的界面结合力不强一直是难以解决的问题。
表面热处理扩散渗透的方法多用于金属的表面增强处理，如钢材的高温渗碳和高温渗氮等。但该种技术应用于玻璃的表面处理，获得强荧光发射层，目前还没有见到相应的报道。本发明采用SiO2玻璃在高温状态下扩散共渗Zn、Mn，从而在表面几十纳米厚度的区域内形成Mn掺杂的锌硅酸盐纳米颗粒镶嵌结构，产生强荧光发射特性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺简单、成本低廉的表面发强蓝色荧光玻璃的制备方法。
为实现本发明的目的，在石英玻璃的基础上，通过高温扩散生长几十纳米厚度的强荧光层。本发明的制备方法为：将石英玻璃双面抛光；将Mn的原子比范围为3％-7％的ZnO和MnO的混合粉体同抛光后石英玻璃表面充分接触；然后将表面附有ZnO和MnO的混合粉体的石英玻璃加热到1000℃-1200℃，保温1-3小时，在石英玻璃表面区形成纳米硅酸锌发光颗粒，并经表面抛光处理得到表面发强蓝色荧光的玻璃。
在本发明中为使得ZnO和MnO的混合粉体同抛光后石英玻璃表面充分接触，至少采用两种方法：第一种采用将ZnO和MnO的混合粉体用酒精混成浆料，均匀涂于石英玻璃表面，使混合粉体浆料同玻璃充分接触；第二种将ZnO和MnO的混合粉体压制成块后置于石英玻璃之上，使粉体同玻璃充分接触。
通过上述方法便可制得表面具有强荧光效应的特种玻璃。本发明所述的一种表面发强蓝色荧光玻璃的制备方法与现有技术相比具有显著效果，主要有：
本发明所述的一种表面发强蓝色荧光玻璃的制备方法显著效果之一在于工艺极其简单，在空气条件下进行1000℃-1200℃的热处理便可获得。
本发明所述的一种表面发强蓝色荧光玻璃的制备方法显著效果之二在于处理后玻璃表面具有强荧光效应，紫外光照射后产生肉眼可见的蓝色荧光。
本发明所述的一种表面发强蓝色荧光玻璃的制备方法显著效果之三是荧光只发生在表面100nm左右的厚度内，基体玻璃仍然保持透明，发光层与玻璃间无突变界面，满足应用要求。
本发明所述的一种表面发强蓝色荧光玻璃的制备方法显著效果之四是在荧光层中经扩散处理形成了Mn掺杂的纳米硅酸锌发光颗粒，属于纳米技术领域。
本发明所述的一种表面发强蓝色荧光玻璃的制备方法无需专用的昂贵设备，工艺简单适合工业化生产。
具体实施方式
实施例1：
将Mn的原子比范围为3％的ZnO和MnO的混合粉体采用玛瑙球和罐球磨混合3个小时，制成混合粉体。采用机械抛光方法对石英玻璃进行双面抛光后，将混合粉体用酒精混成浆料，均匀涂于石英玻璃表面，使粉体浆料同玻璃充分接触。将涂过浆料的石英玻璃放入热处理炉，加热到100℃，保温30分钟。继续加热到1000℃，保温3个小时，然后随炉冷却到室温。去掉剩余粉体，并对热处理表面进行适当抛光，再做相应检测，发现表面区产生纳米颗粒镶嵌结构，颗粒平均大小为6纳米，生长深度为80纳米。
实施例2：
将Mn的原子比范围为7％的ZnO和MnO的混合粉体采用玛瑙球和罐球磨混合3个小时，制成混合粉体。采用机械抛光方法对石英玻璃进行双面抛光后，将混合粉体通过适当压制成块后置于石英玻璃之上，使粉体同玻璃充分接触，然后将上面盖有块体Zn1-xMnxO的玻璃放入热处理炉，加热到100℃，保温30分钟。然后继续加热到1200℃，保温5个小时，然后随炉冷却到室温。移去石英玻璃上的Zn1-xMnxO块体，并对石英玻璃的热处理表面进行适当抛光，再做相应检测。
实施例3：
将Mn的原子比范围为5％的ZnO和MnO的混合粉体采用玛瑙球和罐球磨混合3个小时，制成混合粉体。采用机械抛光方法对石英玻璃进行双面抛光后，将混合粉体用酒精混成浆料，均匀涂于石英玻璃表面，使粉体浆料同玻璃充分接触。将涂过浆料的石英玻璃放入热处理炉，加热到100℃，保温30分钟。继续加热到1100℃，保温4个小时，然后随炉冷却到室温。去掉剩余粉体，并对热处理表面进行适当抛光，再做相应检测，发现表面区产生纳米颗粒镶嵌结构，颗粒平均大小为6纳米，生长深度为90纳米。

Claims (1)

1.一种表面发强蓝色荧光玻璃的制备方法，其特征在于将石英玻璃双面抛光后，将Mn所占的原子比范围为3％-7％的ZnO和MnO的混合粉体用酒精混成浆料，均匀涂于石英玻璃表面，然后经1000℃-1200℃，3-5小时的热处理，在石英玻璃表面形成纳米硅酸锌发光颗粒，再经表面抛光处理得到表面发强蓝色荧光的玻璃。
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