CN102838279A - Eu3+离子掺杂的氟氧硼硅酸盐微晶玻璃的制备方法 - Google Patents

Eu3+离子掺杂的氟氧硼硅酸盐微晶玻璃的制备方法 Download PDF

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Abstract

Eu3+离子掺杂的氟氧硼硅酸盐微晶玻璃的制备方法，属于无机非金属材料中发光微晶玻璃的制备领域，按基础玻璃摩尔百分比组成为57～61％的SiO2、13～16％的B2O3、12～16％的Na2O、7～10％的CaF2、2～5％NaF和0.05～0.5％的Eu2O3，称量原料混合，然后倒入铂金坩锅中熔化，熔化温度为1250～1350℃，保温0.5～1h，将玻璃熔体倒入预热的不锈钢模具中，然后将浇注的玻璃与模具一起置入电阻炉中退火，达到要求后关闭电源随炉冷却至室温，即得到基础玻璃样品；微晶玻璃的制备方法简单，熔制温度低。获得的微晶玻璃样品呈半透明状，物理性能、化学性能和发光性能良好，可用于发光显示领域。

Description

Eu3+离子掺杂的氟氧硼硅酸盐微晶玻璃的制备方法
技术领域
本发明涉及一种稀土Eu3+离子掺杂的微晶玻璃，尤其涉及一种Eu3+离子掺杂的氟氧硼硅酸盐微晶玻璃制备方法，属于无机非金属材料中发光微晶玻璃的制备领域。
背景技术
硼硅酸盐玻璃具有良好的化学稳定性、低的熔化温度、高的透明性等优点，特别是稀土离子在硼硅酸盐玻璃中具有好的溶解性而引起人们对稀土离子掺杂的硼硅酸盐玻璃的广泛关注。然而硼硅酸盐其较高的声子能量，从而降低了稀土离子在硼硅酸盐玻璃中的发光效率。同时，稀土离子掺杂的氟化钙晶体是一种较好的发光基质材料。但氟化钙具有低的化学稳定性和机械稳定性，因此限制了它们的应用。稀土Eu3+离子掺杂的氟氧硼硅酸盐微晶玻璃能兼顾Eu3+离子掺杂氟化钙晶体和硼硅酸盐玻璃优异的特性，是一种具有潜力的发光材料，在发光显示领域将有着重要的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种Eu3+离子掺杂的氟氧硼硅酸盐微晶玻璃的制备方法，该制备方法简单，熔制温度低，获得的微晶玻璃样品呈半透明状，物理性能、化学性能和发光性能良好，可用于发光显示领域。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
Eu3+离子掺杂的氟氧硼硅酸盐微晶玻璃的制备方法，所述方法包括以下过程： 
(1) 按基础玻璃摩尔百分比组成为57～61％的SiO2、13～16％的B2O3、12～16％的Na2O、7～10％的CaF2、2～5％NaF和0.05～0.5％的Eu2O3，准确称量原料，进行充分混合，然后倒入铂金坩锅中熔化，熔化温度为1250～1350 ℃，保温0.5～1h，将玻璃熔体倒入预热的不锈钢模具中，然后将浇注的玻璃与模具一起置入电阻炉中退火，达到要求后关闭电源随炉冷却至室温，即得到基础玻璃样品；
(2) 根据基础玻璃的DTA测试结果得到的特征温度值，确定样品的热处理制度，将样品在600～680℃电阻炉中保温0.5～1h，最后制得不同透过率的微晶玻璃材料。
所述的Eu3+离子掺杂的氟氧硼硅酸盐微晶玻璃的制备方法，所述晶化温度为600～680℃。
所述的Eu3+离子掺杂的氟氧硼硅酸盐微晶玻璃的制备方法，所述经过热处理得到含CaF2晶相的微晶玻璃。
Eu3+离子掺杂的氟氧硼硅酸盐微晶玻璃的制备方法，基础玻璃以化学纯的SiO2、B2O3（由H3BO3引入）、Na2O（由Na2CO3引入）、CaF2、NaF和Eu2O3 等氧化物为原料经高温熔融制得。
本发明所涉及的Eu3+离子掺杂氟氧硼硅酸盐微晶玻璃材料含CaF2晶相。微晶玻璃样品具有良好的物理性能和化学稳定性，并且具有较高的可见光透过率。这种微晶玻璃的制备方法简单，熔制温度低；同时所制备的Eu3+离子掺杂的氟氧硼硅酸盐微晶玻璃材料具有良好的发光性能。
本发明的优点与效果是：
本发明的目的是通过组成设计与优化，制备工艺设计与优化，提供一种Eu3+离子掺杂的氟氧硼硅酸盐微晶玻璃制备方法。该Eu3+离子掺杂氟氧硼硅酸盐微晶玻璃具有良好的物理性能和化学稳定性以及优良的发光性能。
附图说明
图1 为本发明材料的实施例4～6与基础玻璃对比的XRD图谱；
图2 为本发明材料的实施例4～6与基础玻璃对比的发射光谱图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
表1 给出了6 个具体实施例的玻璃组成。
实施例1 ：将表1 中的实施例1玻璃组成的摩尔百分数换算成相应原料的质量，准确称取各组成相应原料的质量，并经研磨、混合均匀而制成配合料。将配合料放入铂金坩埚中，在硅碳棒电阻炉中以5～10℃/min 的速率升温至1250℃，保温0.5 h，制得均匀的玻璃熔体。将玻璃熔体迅速倒入预热300℃的不锈钢模具中，迅速将浇注的玻璃与模具一起送入电阻炉中，退火温度为485℃，恒温30 min后关闭电阻炉电源，随炉冷却至室温，得到无色、透明、均匀、无气泡的块状基础玻璃样品。将基础玻璃样品重新放入电阻炉中，以10℃/min的速率升温至600℃且在该温度下保温1h，然后关闭电阻炉电源，随炉冷却至室温，最后制得半透明微晶玻璃材料。
实施例2 ：将表1 中的实施例2玻璃组成的摩尔百分数换算成相应原料的质量，准确称取各组成相应原料的质量，并经研磨、混合均匀而制成配合料。将配合料放入铂金坩埚中，在硅碳棒电阻炉中以5~10℃/min 的速率升温至1260℃，保温0.5h，制得均匀的玻璃熔体。将玻璃熔体迅速倒入预热300℃的不锈钢模具中，迅速将浇注的玻璃与模具一起送入电阻炉中，退火温度为485℃，恒温30min后关闭电阻炉电源，随炉冷却至室温，得到无色、透明、均匀、无气泡的块状基础玻璃样品。将基础玻璃样品重新放入电阻炉中，以10℃/min的速率升温至605℃且在该温度下保温1h，然后关闭电阻炉电源，随炉冷却至室温。最后制得半透明微晶玻璃材料。
实施例3 ：将表1 中的实施例3玻璃组成的摩尔百分数换算成相应原料的质量，准确称取各组成相应原料的质量，并经研磨、混合均匀而制成配合料。将配合料放入铂金坩埚中，在硅碳棒电阻炉中以5~10℃/min 的速率升温至1280℃，保温0.5 h，制得均匀的玻璃熔体。将玻璃熔体迅速倒入预热300℃的不锈钢模具中，迅速将浇注的玻璃与模具一起送入退火炉中，退火温度为485℃，恒温30min后关闭电阻炉电源，随炉冷却至室温，得到无色、透明、均匀、无气泡的块状基础玻璃样品。将基础玻璃样品重新放入电阻炉中，以10℃/min的速率升温至615℃且在该温度下保温1h，然后关闭电阻炉电源，随炉冷却至室温，最后制得半透明微晶玻璃材料。
实施例4 ：将表1 中的实施例4玻璃组成的摩尔百分数换算成相应原料的质量，准确称取各组成相应原料的质量，并经研磨、混合均匀而制成配合料。将配合料放入铂金坩埚中，在硅碳棒电阻炉中以5～10℃/min 的速率升温至1295℃，保温0.5h，制得均匀的玻璃熔体。将玻璃熔体迅速倒入预热300℃的不锈钢模具中，迅速将浇注的玻璃与模具一起送入退火炉中，退火温度为485℃，恒温30min后关闭电阻炉电源，随炉冷却至室温，得到无色、透明、均匀、无气泡的块状基础玻璃样品。将基础玻璃样品重新放入电阻炉中，以10℃/min的速率升温至620℃且在该温度下保温1h，然后关闭电阻炉电源，随炉冷却至室温，最后制得半透明微晶玻璃材料。
实施例5 ：将表1 中的实施例5玻璃组成的摩尔百分数换算成相应原料的质量，准确称取各组成相应原料的质量，并经研磨、混合均匀而制成配合料。将配合料放入铂金坩埚中，在硅碳棒电阻炉中以5~10℃/min 的速率升温至1295℃，保温0.5h，制得均匀的玻璃熔体。将玻璃熔体迅速倒入预热300℃的不锈钢模具中，迅速将浇注的玻璃与模具一起送入退火炉中，退火温度为485℃，恒温30min后关闭电阻炉电源，随炉冷却至室温，得到无色、透明、均匀、无气泡的块状基础玻璃样品。将基础玻璃样品重新放入电阻炉中，以10℃/min的速率升温至650℃且在该温度下保温1h，然后关闭电阻炉电源，随炉冷却至室温，最后制得半透明微晶玻璃材料。透过率低于实例4获得的样品。
实施例6 ：将表1 中的实施例6玻璃组成的摩尔百分数换算成相应原料的质量，准确称取各组成相应原料的质量，并经研磨、混合均匀而制成配合料。将配合料放入铂金坩埚中，在硅碳棒电阻炉中以5~10℃/min 的速率升温至1295℃，保温0.5h，制得均匀的玻璃熔体。将玻璃熔体迅速倒入预热300℃的不锈钢模具中，迅速将浇注的玻璃与模具一起送入退火炉中，退火温度为485℃，恒温30min后关闭电阻炉电源，随炉冷却至室温，得到无色、透明、均匀、无气泡的块状基础玻璃样品。将基础玻璃样品重新放入电阻炉中，以10℃/min的速率升温至680℃且在该温度下保温1h，然后关闭电阻炉电源，随炉冷却至室温，最后制得半透明微晶玻璃材料。透过率低于50%。
上述制备过程得到的Eu3+离子掺杂的氟氧硼硅酸盐半透明微晶玻璃物理和化学性能良好。实施例4～6制得的微晶玻璃材料的XRD测试结果见附图1，对照JCPDS No.35-0816卡片，晶相为CaF2。荧光发射光谱性能测试结果见附图2，在紫外光激发下可观察到明显的红光发射。与基础玻璃相比，微晶玻璃发光强度增强。且随着热处理温度的升高而增强。
表1 具体实施例1～6的化学组成(mol%)
Figure DEST_PATH_IMAGE002A

Claims (3)

1.Eu3+离子掺杂的氟氧硼硅酸盐微晶玻璃的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下过程： 
(1) 按基础玻璃摩尔百分比组成为57～61％的SiO2、13～16％的B2O3、12～16％的Na2O、7～10％的CaF2、2～5％NaF和0.05～0.5％的Eu2O3，准确称量原料，进行充分混合，然后倒入铂金坩锅中熔化，熔化温度为1250～1350 ℃，保温0.5～1h，将玻璃熔体倒入预热的不锈钢模具中，然后将浇注的玻璃与模具一起置入电阻炉中退火，达到要求后关闭电源随炉冷却至室温，即得到基础玻璃样品；
(2) 根据基础玻璃的DTA测试结果得到的特征温度值，确定样品的热处理制度，将样品在600～680℃电阻炉中保温0.5～1h，最后制得不同透过率的微晶玻璃材料。
2.根据权利要求1所述的Eu3+离子掺杂的氟氧硼硅酸盐微晶玻璃的制备方法，其特征在于，所述晶化温度为600～680℃。
3.根据权利要求1所述的Eu3+离子掺杂的氟氧硼硅酸盐微晶玻璃的制备方法，其特征在于，所述经过热处理得到含CaF2晶相的微晶玻璃。
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