CN106430951B - 一种氧化碲和氟化锑系统基质玻璃及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种氧化碲和氟化锑系统基质玻璃及其制备方法，成分比例简单易得，稳定性良好，并且引入的氟化锑中，作为重金属的锑离子可以明显改善碲酸盐系统的玻璃形成能力，并提高系统光学吸收能力，导致玻璃系统的红外截止向长波波段偏移，进而得到优良的光学性能，是一种优良的氧氟碲酸盐基质玻璃。本发明的涉及的氟碲酸盐玻璃成玻璃范围较小，由于TeO2和SbF3配比适中，玻璃的析晶倾向小，具有良好的物理化学稳定性，可以作为掺杂稀土离子的基体玻璃，也可通过添加其它氟化物或氧化物组成新的玻璃系统，具有良好的发展和技术应用前景。

Description

一种氧化碲和氟化锑系统基质玻璃及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种氟碲酸盐玻璃及其制备方法，具体涉及一种氧化碲和氟化锑系统基质玻璃及其制备方法。
背景技术
碲酸盐玻璃通常具有声子能量低,能降低多声子弛豫方式产生的非辐射跃迁几率而提高其量子效率,并且有较高的折射率、高的绝缘系数、低熔化温度和较宽的红外传输范围等优良性能,因而在光通信、低熔点玻璃领域具有广泛的技术应用。
相较之传统的硅酸盐系统玻璃，碲酸盐系统玻璃比具有高的稀土离子溶解度，其稳定性与耐腐蚀性也优于氟化物玻璃，是理想的上转换发光基质材料。将氟化物引入碲酸盐玻璃中形成氟碲酸盐玻璃系统，可以使其在较低的声子能量方面更具有优势，在不影响玻璃的机械性能的前提下，有望得到更强的发光。因此，一种良好的氟碲酸盐玻璃系统可以作为稀土离子掺杂基质，进而获得更多优良的光学性能。另外，作为重金属的锑离子可以明显改善碲酸盐系统的玻璃形成能力，并提高系统光学吸收能力，导致玻璃系统的红外截止向长波波段偏移。
国际上虽然有多篇关于碲酸盐玻璃的专利：
1、JHA A,RICHARDS B D O,“Glass used as phosphor or gain medium usedfor laser assembly comprises dysprosium-doped tellurite or germanate whichhas fluorescence peak in mid-infrared spectrum”WO2014147398-A1；
2、KIM M,PARK J,HYUN W,et al“Encapsulation sheet useful to formencapsulation layer that is used to manufacture organic light emittingdisplay device,comprises a carrier film,and a first sheet formed on thecarrier film and comprising e.g.tin fluorophosphates glass”US2014065344-A1；
3、CHURBANOV M F,DIANOV E M,DOROFEEV V V,et al,“Method of producinghigh-purity tellurite glass for fiber optics,involves oxidating volatilecompounds of starting components with oxygen in gas phase,and carrying outoxidation and deposition of reaction products inside support tube”RU2455243-C1；
分别介绍了三种不同系统的碲酸盐玻璃及其制备方法和应用前景，但以上专利不涉及氧化碲和氟化锑系统玻璃。
另外，虽然有多篇研究文献也研究了不同系统碲酸盐玻璃，如文献1“Ondrejet al.Influence of composition and preparation conditions on somephysical properties of TeO2–Sb2O3–PbCl2Glasses[J].Journal of Non-CrystallineSolids,Volume 377,2013,Pages 74–78”中涉及氧化碲和氧化锑系统玻璃。文献2“FT-IRand Raman spectroscopic studies of ZnF2–ZnO–As2O3–TeO2glasses[J]Journal ofTaibah University for Science,Volume 10,Issue 3,May 2016,Pages 329–339”中涉及氧化碲与氟化锌等的系统玻璃。
目前已报道的碲酸盐的玻璃转变温度较低、热稳定性差、玻璃容易析晶和分相，进而导致玻璃脆性大、易开裂、难以制备大块玻璃。虽然有少数研究得到一些含氟碲酸盐玻璃，但大多比例成分复杂且稳定性不好，不宜批量重复制备和保存，阻碍其进一步的应用。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种氧化碲和氟化锑系统基质玻璃及其制备方法，并以期作为稀土离子或其它氧化物及氟化物掺杂的基质玻璃系统，获得更多优良的光学性能。
技术方案
一种氧化碲和氟化锑系统基质玻璃，其特征在于氧化碲和氟化锑系统玻璃的摩尔百分比组成为：种TeO2：70～80mol％，SbF3：20～30mol％，两者组分和为100mol％。
所述氧化碲和氟化锑为分析纯级氟化锑和氧化碲粉末原料。
一种制备所述氧化碲和氟化锑系统基质玻璃的方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：将氟化锑和氧化碲按物质的量百分比TeO2:SbF3＝(0.7～0.8):(0.2～0.3)研磨混合后放入到坩埚中；
步骤2：将玻璃熔制炉升温至900～1100℃时，将装有配料的坩埚放入，用搅拌器以20转/min搅拌熔体，并保温30～60min；得到碲酸盐玻璃熔体；
步骤3：取出坩埚，将坩埚内的玻璃熔体浇铸在模具上，并在5分钟内将凝固的玻璃放入温度为250～300℃的马弗炉中退火保温2h，保温结束后随炉冷却至室温。得到TeO2-SbF3系统氟碲酸盐玻璃。
步骤2中所述玻璃熔制炉的升温速率为10～20℃/min。
有益效果
本发明提出的一种氧化碲和氟化锑系统基质玻璃及其制备方法，成分比例简单易得，稳定性良好，并且引入的氟化锑中，作为重金属的锑离子可以明显改善碲酸盐系统的玻璃形成能力，并提高系统光学吸收能力，导致玻璃系统的红外截止向长波波段偏移，进而得到优良的光学性能，是一种优良的氧氟碲酸盐基质玻璃。
本发明的涉及的氟碲酸盐玻璃成玻璃范围较小，由于TeO2和SbF3配比适中，玻璃的析晶倾向小，具有良好的物理化学稳定性，可以作为掺杂稀土离子的基体玻璃，也可通过添加其它氟化物或氧化物组成新的玻璃系统，具有良好的发展和技术应用前景。
具体实施方式
现结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例1
步骤1原料称量与混合
按物质的量百分比TeO2:SbF3＝0.3:0.7分别称取分析纯级氟化锑2.8克和氧化碲粉末6.0克，经研磨混合均匀后将混合料放入到刚玉坩埚中。
步骤2氟碲酸盐系统玻璃熔制
将玻璃熔制炉以10℃/min升温至900℃时，将装有配料的刚玉坩埚放入玻璃熔制炉，用搅拌器以20转/min搅拌熔体，并保温60min；得到氟碲酸盐玻璃熔体，保温结束后，将坩埚取出，将澄清的玻璃熔体浇铸在不锈钢模具上，并在5分钟内将凝固的玻璃放入温度为250℃的马弗炉中退火保温2h，保温结束后随炉冷却至室温。取出得到TeO2-SbF3系统氟碲酸盐玻璃。
实施例2
步骤1原料称量与混合
按物质的量百分比TeO2:SbF3＝0.25:0.75分别称取分析纯级氟化锑2.23克和氧化碲粉末6.2克，经研磨混合均匀后将混合料放入到刚玉坩埚中。
步骤2碲酸盐系统玻璃熔制
将玻璃熔制炉以20℃/min升温至1100℃时，将装有配料的刚玉坩埚放入玻璃熔制炉，用搅拌器以20转/min搅拌熔体，并保温30min；得到氟碲酸盐玻璃熔体，保温结束后，将坩埚取出，将澄清的玻璃熔体浇铸在不锈钢模具上，并在5分钟内将凝固的玻璃放入温度为300℃的马弗炉中退火保温2h，保温结束后随炉冷却至室温。取出得到TeO2-SbF3系统氟碲酸盐玻璃。
实施例3
步骤1原料称量与混合
按物质的量百分比TeO2:SbF3＝0.2:0.8分别称取分析纯级氟化锑1.6克和氧化碲粉末6.8克，经研磨混合均匀后将混合料放入到刚玉坩埚中。
步骤2碲酸盐系统玻璃熔制
将玻璃熔制炉以15℃/min升温至1000℃时，将装有配料的刚玉坩埚放入玻璃熔制炉，用搅拌器以20转/min搅拌熔体，并保温40min；得到氟碲酸盐玻璃熔体，保温结束后，将坩埚取出，将澄清的玻璃熔体浇铸在不锈钢模具上，并在5分钟内将凝固的玻璃放入温度为280℃的马弗炉中退火保温2h，保温结束后随炉冷却至室温。取出得到TeO2-SbF3系统氟碲酸盐玻璃。
以上的具体数值是通过大量实验经过经验总结摸索出来的，例如：熔制温度在900～1100℃，保温时间30～60min，低于范围则熔制不完全、玻璃内会有气泡或没有熔融的杂质；高于该范围则会造成能源浪费，并对坩埚带来不必要的过度侵蚀。

Claims (2)

1.一种氧化碲和氟化锑系统基质玻璃的制备方法，其特征在于氧化碲和氟化锑系统玻璃的摩尔百分比组成为：TeO2：70～80mol％，SbF3：20～30mol％，两者组分和为100mol％；所述氧化碲和氟化锑为分析纯级氟化锑和氧化碲粉末原料；
所述制备方法的具体步骤如下：
步骤1：将氟化锑和氧化碲按物质的量百分比TeO2:SbF3＝(0.7～0.8):(0.2～0.3)研磨混合后放入到坩埚中；
步骤2：将玻璃熔制炉升温至900～1100℃时，将装有配料的坩埚放入，用搅拌器以20转/min搅拌熔体，并保温30～60min；得到碲酸盐玻璃熔体；
步骤3：取出坩埚，将坩埚内的玻璃熔体浇铸在模具上，并在5分钟内将凝固的玻璃放入温度为250～300℃的马弗炉中退火保温2h，保温结束后随炉冷却至室温，得到TeO2-SbF3系统氟碲酸盐玻璃。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于：步骤2中所述玻璃熔制炉的升温速率为10～20℃/min。
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