CN109320065B - 一种新型过渡金属离子掺杂节能玻璃及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于玻璃制备技术领域，尤其涉及一种新型过渡金属离子掺杂节能玻璃及其制备方法。本发明提供了一种新型过渡金属离子掺杂节能玻璃，为(P2O5)0.56(SiO2)0.1(GeO2)0.05(Al2O3)0.20(Li2O)0.10(Cu2O)x(Fe2O3)y(TiO2)z，其中，x＝0～0.001，y＝0～0.005，z＝0～0.001，x、y和z中至少有两个不同时为零。本发明还提供了一种新型过渡金属离子掺杂节能玻璃的制备方法，包括以下步骤：步骤1：将NH4H2PO4、SiO2、GeO2、Al2O3、Li2CO3、Cu2O、Fe2O3和TiO2混合并加热得到熔融物；步骤2：将所述熔融物淬火，退火得到新型过渡金属离子掺杂节能玻璃。本发明提供的一种新型过渡金属离子掺杂节能玻璃及其制备方法，有效的解决了现有节能玻璃无法兼顾隔热性和安全性的技术问题。
Description
技术领域
本发明属于玻璃制备技术领域，尤其涉及一种新型过渡金属离子掺杂节能玻璃及其制备方法。
背景技术
玻璃由于其良好的通透性，是一种优良的材料，具有透光防风雪的功能，被广泛应用于现代建筑、汽车等设备上。现代的多功能大型化的建筑及汽车对于玻璃材料也提出新的要求，特别是对于安全性、隔热性、美观性等方面更是要求颇高。随着现代科技水平的发展，各种功能独特的玻璃相继问世，其中节能玻璃以其美观大方的颜色、较好的质感以及优良的节能特性，在建筑幕墙领域已受到广泛应用。
但是现行的节能玻璃节能的主要原理是通过镀银实现红外光的一个反射，随着技术的发展更倾向于多层化，因此，现有的节能玻璃无法兼顾隔热性和安全性成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种新型过渡金属离子掺杂节能玻璃及其制备方法，有效的解决了现有节能玻璃无法兼顾隔热性和安全性的技术问题。
本发明提供了一种新型过渡金属离子掺杂节能玻璃，其特征在于，其主要成分为(P2O5)0.56(SiO2)0.1(GeO2)0.05(Al2O3)0.20(Li2O)0.10(Cu2O)x(Fe2O3)y(TiO2)z，其中，x＝0～0.001，y＝0～0.005，z＝0～0.001，x、y和z中至少有两个不同时为零。
本发明还提供了一种新型过渡金属离子掺杂节能玻璃的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将NH4H2PO4、SiO2、GeO2、Al2O3、Li2CO3、Cu2O、Fe2O3和TiO2混合并加热得到熔融物；
步骤2：将所述熔融物淬火，退火得到
(P2O5)0.56(SiO2)0.1(GeO2)0.05(Al2O3)0.20(Li2O)0.10(Cu2O)x(Fe2O3)y(TiO2)z，其中，x＝0～0.001，y＝0～0.005，z＝0～0.001，x、y和z中至少有两个不同时为零。
优选地，步骤1中所述加热的温度为1450℃。
优选地，步骤1中所述加热的升温速率为5℃/min。
优选地，步骤2中所述淬火的温度为290℃。
优选地，步骤2中所述退火的温度为290℃。
优选地，步骤2中所述退火的时间为3h。
本发明实施例制备的新型过渡金属离子掺杂节能玻璃通过在普通玻璃中掺杂过渡金属离子，使其对200–345nm的紫外光可全部吸收，有效地避免了紫外线对人体造成伤害。此外，本发明实施例对690–940nm的近红外光很强的吸收，可以防止近红外光进入室内产生热效应。本发明实施例制备的新型过渡金属离子掺杂节能玻璃对可见光几乎没有吸收，因此可以满足透光的需要。将该新型过渡金属离子掺杂节能玻璃装配成节能玻璃系统时，实验室去离子水对波长大于1385nm的红外光实现全吸收。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例1的紫外可见吸收光谱图；
图2为本发明实施例2的紫外可见吸收光谱图；
图3为本发明实施例3的紫外可见吸收光谱图；
图4为本发明实施例4中的节能玻璃系统的主视图；
图5为本发明实施例4中的节能玻璃系统的左视图；
图6为本发明实施例4中的节能玻璃系统的俯视图；
图7为本发明实施例4中的节能玻璃系统的太阳能谱图；
图8为本发明实施例4中的实验室去离子用水的紫外-可见-近红外吸收光谱图；
图9为市售常见玻璃的紫外-可见-近红外光谱图；
其中，附图标记如下：
1、密封圈；2、节能玻璃；3、出水口；4、入水口。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种新型过渡金属离子掺杂节能玻璃及其制备方法，有效的解决了现有节能玻璃无法兼顾隔热性和安全性的技术问题。
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1.
样品1：(P2O5)0.56(SiO2)0.1(GeO2)0.05(Al2O3)0.20(Li2O)0.10(Cu2O)0.0025(Fe2O3)0.0025
所用原料为NH4H2PO4、SiO2、GeO2、Al2O3、Li2CO3、Cu2O和Fe2O3。将上述原料经过研磨预混合均匀之后，在电炉中空气氛围下以5℃/min加热到1450℃后立即取出，倒在290℃铜板上淬火，然后在290℃退火3h即得样品1，样品1的紫外可见吸收光谱图，由图1可知，样品1在可见光区无明显吸收仅在红光区(660–760nm)有一定吸收，样品透明且偏蓝色，由此可知，样品1对200～365nm的紫外光和760～1460nm的近红外光有很强的吸收，可用于对自然光光质要求不高的场合。
实施例2.
样品2：(P2O5)0.56(SiO2)0.1(GeO2)0.05(Al2O3)0.20(Li2O)0.10(Cu2O)0.0025(Fe2O3)0.005
所用原料为NH4H2PO4、SiO2、GeO2、Al2O3、Li2CO3、Cu2O、Fe2O3；原料在经过研磨预混合均匀之后，在电炉中空气氛围下以5℃/min加热到1450℃后立即取出，倒在290℃铜板上淬火，然后在290℃退火3h即得样品2；样品2的紫外可见吸收光谱图，由图2可知，样品2在可见光区无明显吸收，在红光区700～760nm有一定吸收，且样品2透明并偏蓝色。样品2对200～365nm的紫外光有很强的吸收，对760～1640nm的近红外光有很强的吸收作用，由此可见，样品2可用于几乎所有需要节能玻璃的场合,。
实施例3
样品3：(P2O5)0.56(SiO2)0.1(GeO2)0.05(Al2O3)0.20(Li2O)0.10(TiO2)0.01(Fe2O3)0.005
所用原料为NH4H2PO4、SiO2、GeO2、Al2O3、Li2CO3、Fe2O3、TiO2。原料在经过研磨预混合均匀之后，在电炉中空气氛围下以5℃/min加热到1450℃后立即取出，倒在290℃铜板上淬火，然后在290℃退火3h即得样品3；样品3的紫外可见吸收光谱图，如图3所示，样品3在可见光区无明显吸收仅在390–590nm范围有一定吸收，样品透明只是略微有点偏棕色。样品3对200-365nm的紫外光有很强的吸收，对900～2000nm的近红外光有很强的吸收作用，因此样品3可用于几乎所有需要节能玻璃的场合使用。
实施例4
如图4至图6所示，上述实施例制备的新型过渡金属离子掺杂节能玻璃均可以装配成节能玻璃系统，通过通水，实现对节能玻璃进行冷却和对红外线能量的回收，以供非饮用热水供应。其中，密封圈与节能玻璃之间形成一个密封空间，入口与出口为水介质在密封空间内循环流动提供可能。
节能玻璃吸收红外线自身会发热，热量没有得到吸收时会对室内形成加热作用。太阳光通过节能玻璃使红外线转化为节能玻璃自身的热能，当热量积累到一定程度将有热能从玻璃发射到室内，通过介质水即解决了问题又充分利用了能量。太阳能谱如图7所示，.太阳能能谱是指天体太阳发射到地球地表能量的能谱；能谱中存在具有加热能力的红外线，会被室内物品吸收成为热源，加热室内，增加空调负担，节能玻璃通过吸收这部分光避免这种情况发生
图8为实验室去离子水的紫外-可见-近红外吸收光谱图,如图8所示，水对紫外光及可见光具有很高的透过性，但在该图中，实验室去离子水对波长大于1385nm的红外光实现全吸收。市售常见玻璃的紫外-可见-近红外光谱图如图9所示，去离子水自身也有吸收红外光的能力，可以进一步提高节能玻璃对红外光的吸收能量。
因此，综上所述，本发明实施例制备的新型过渡金属离子掺杂节能玻璃对紫外光对200–345nm的紫外光可全部吸收，有效地避免了紫外线对人体造成伤害。此外，本发明实施例对690–940nm的近红外光很强的吸收，可以防止近红外光进入室内产生热效应。本发明实施例制备的新型过渡金属离子掺杂节能玻璃对可见光几乎没有吸收，因此可以满足透光的需要。将该新型过渡金属离子掺杂节能玻璃装配成节能玻璃系统时，实验室去离子水对波长大于1385nm的红外光实现全吸收。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种新型过渡金属离子掺杂节能玻璃，其特征在于，其主要成分为(P2O5)0.56(SiO2)0.1(GeO2)0.05(Al2O3)0.20(Li2O)0.10(Cu2O)x(Fe2O3)y(TiO2)z，其中，x＝0～0.0025，y＝0～0.005，z＝0～0.01，x、y和z中至少有两个不同时为零，且y不为零。
2.一种新型过渡金属离子掺杂节能玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将NH4H2PO4、SiO2、GeO2、Al2O3、Li2CO3、Cu2O、Fe2O3和TiO2混合并加热得到熔融物；
步骤2：将所述熔融物淬火，退火得到主要成分为(P2O5)0.56(SiO2)0.1(GeO2)0.05(Al2O3)0.20(Li2O)0.10(Cu2O)x(Fe2O3)y(TiO2)z，其中，x＝0～0.0025，y＝0～0.005，z＝0～0.01，x、y和z中至少有两个不同时为零，且y不为零的过渡金属离子掺杂节能玻璃。
3.根据权利要求2所述的新型过渡金属离子掺杂节能玻璃的制备方法，其特征在于，步骤1中所述加热的温度为1450℃。
4.根据权利要求2所述的新型过渡金属离子掺杂节能玻璃的制备方法，其特征在于，步骤1中所述加热的升温速率为5℃/min。
5.根据权利要求2所述的新型过渡金属离子掺杂节能玻璃的制备方法，其特征在于，步骤2中所述淬火的温度为290℃。
6.根据权利要求2所述的新型过渡金属离子掺杂节能玻璃的制备方法，其特征在于，步骤2中所述退火的温度为290℃。
7.根据权利要求2所述的新型过渡金属离子掺杂节能玻璃的制备方法，其特征在于，步骤2中所述退火的时间为3h。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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