CN109761497A - 铽掺杂含钨酸锶晶相发光玻璃陶瓷及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铽掺杂含钨酸锶晶相发光玻璃陶瓷，其原料组成及其摩尔百分比如下：SrCO₃ 9‑11％，WO₃ 1‑3％，SiO₂ 34‑36％，H₃BO₃ 41‑45％，NaF 7‑9％，Sb₂O₃ 0.1‑0.5％，Tb₄O₇1‑3％。本发明的铽掺杂含钨酸锶晶相发光玻璃陶瓷是通过先熔融得到透明玻璃，再通过晶化的方法制备的。发明的铽掺杂含钨酸锶晶相发光玻璃陶瓷的晶相为SrWO₄，厚度为1mm的铽掺杂含钨酸锶晶相玻璃陶瓷在可见光区的透过率可达80％。在376nm波长激发下，发射波长为544nm时，铽掺杂含钨酸锶晶相发光玻璃陶瓷的荧光寿命可达2.16ms。

Description

铽掺杂含钨酸锶晶相发光玻璃陶瓷及其制备方法

技术领域

本发明涉及玻璃陶瓷制备技术领域，具体地说涉及SrWO₄为晶相的玻璃陶瓷及其制备方法。

背景技术

透明玻璃陶瓷是微晶相和玻璃相结合的一种物质，在合适的成核剂的作用下，可以控制微晶的成核与长大。玻璃陶瓷集中了玻璃和陶瓷的特点，具有很多优异的电学、光学、力学和热学上的性能。

金属钨酸盐具有光致发光的性能，作为一种重要的无机发光材料有着广泛的应用前景。钨酸盐的本征发光谱带很宽，占据可见光区域的大部分。SrWO₄主晶相为白钨矿型四方结构，是一种很好的自激活荧光材料，在一定波长的光激发下会发出荧光，其光学性能稳定，具有优良的色纯度和稳定的化学性质。Tb³⁺由于⁵D₄→⁷F₅之间的能级跃迁，具有较强的绿光发射。铽掺杂含钨酸锶晶相发光玻璃陶瓷由于W-O键的吸收强度和Tb³⁺的能级跃迁释放的能量较相近，能够为Tb³⁺提供能量，增强其发光性能，可大量应用在光纤准直器、光学放大器和光纤耦合器等领域^[5-8]。

近年来，钨酸锶发光材料在荧光粉方面研究较多，如：2013年徐冰玉等用CTAB辅助水热法合成了四方相的SrWO₄:Eu³⁺纳米晶体；2015年P.F.S.Pereira等用溶胶凝胶法制备了SrWO₄:Eu³⁺荧光粉；2016年Yandong Ren等采用共沉淀法制备了SrWO₄:Sm³⁺，Eu³⁺-Sm³⁺荧光粉；2017年Santosh K.Gupta等分别用多元醇法和固相扩散法制备了SrWO₄的纳米晶(n-SWO)和微晶(b-SWO)样品；2018年Huiling Song等采用高温固相法制备了SrWO₄:Nd³⁺/Yb³⁺荧光粉。目前，铽掺杂含钨酸锶晶相发光玻璃陶瓷还未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供铽掺杂含钨酸锶晶相发光玻璃陶瓷及其制备方法。

本发明是通过以下的技术方案来实现的：

铽掺杂含钨酸锶晶相发光玻璃陶瓷，其原料组成及其摩尔百分比如下：SrCO₃ 9-11％，WO₃ 1-3％，SiO₂ 34-36％，H₃BO₃ 41-45％，NaF 7-9％，Sb₂O₃ 0.1-0.5％，Tb₄O₇ 1-3％。本发明的铽掺杂含钨酸锶晶相发光玻璃陶瓷的制备方法包括以下步骤：

1)按原料组成计算称取各组分，并将上述组分充分混合均匀，置于刚玉坩埚中，放入硅钼炉中，升温至1450℃，使原料熔融成液态，并在1450℃保温2小时后，将坩埚中的液体倒在已预热的不锈钢模具上固化成型，迅速放入450℃箱式炉中，保温1小时，随炉降至室温，制得铽掺杂透明玻璃；

2)将铽掺杂透明玻璃样品放入箱式电阻炉中，以2～4℃/min的升温速率升温至730℃，保温2小时，晶化后得到铽掺杂含钨酸锶晶相发光玻璃陶瓷；

3)将制得的铽掺杂含钨酸锶晶相发光玻璃陶瓷用切割机切割、研磨和抛光，最终得到铽掺杂含钨酸锶晶相发光玻璃陶瓷厚度为1mm。

采用X射线衍射分析确定铽掺杂含钨酸锶晶相发光玻璃陶瓷的晶相为SrWO₄；采用紫外-可见-近红外分光光度计测量厚度为1mm的铽掺杂含钨酸锶晶相发光玻璃陶瓷的光透过率在可见光区可达80％。采用荧光光谱仪测量铽掺杂含钨酸锶晶相发光玻璃陶瓷的发射光谱和荧光衰减曲线。

附图说明

图1为铽掺杂含钨酸锶晶相发光玻璃陶瓷的X射线衍射谱图。

图2为铽掺杂含钨酸锶晶相发光玻璃陶瓷的透过率曲线。

图3为铽掺杂含钨酸锶晶相发光玻璃陶瓷的发射光谱，该图兼作摘要附图。

图4为铽掺杂含钨酸锶晶相发光玻璃陶瓷的荧光衰减曲线。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不限于这些实施例。

按照摩尔百分比10.7SrCO₃-2WO₃-35.7SiO₂-42.9H₃BO₃-8.2NaF-0.2Sb₂O₃-1.0Tb₄O₇，称取各组分，并将上述组分充分混合均匀，置于刚玉坩埚中，放入硅钼炉中，升温至1450℃，使原料熔融成液态，恒温2小时后，将坩埚中的液体倒在已预热的不锈钢模具上固化成型，迅速放入450℃箱式炉中，保温1小时，随炉降至室温，制得铽掺杂透明玻璃；将铽掺杂透明玻璃样品放入箱式电阻炉中，以2℃/min的升温速率升温至730℃，保温2小时晶化，得到铽掺杂含钨酸锶晶相透明玻璃陶瓷；将制得的铽掺杂含钨酸锶晶相透明玻璃陶瓷用切割机切割，然后用不同颗粒尺寸的金刚砂粉料对玻璃陶瓷进行双面镜面研磨和抛光，最终得到铽掺杂含钨酸锶晶相发光玻璃陶瓷厚度为1mm。采用X射线衍射分析确定铽掺杂含钨酸锶晶相透明玻璃陶瓷的晶相为SrWO₄，见附图1；采用紫外-可见-近红外分光光度计测量厚度为1mm的铽掺杂含钨酸锶晶相发光玻璃陶瓷的光透过率，可见光区可达80％，见附图2。采用荧光光谱仪测量铽掺杂含钨酸锶晶相发光玻璃陶瓷的发射光谱和衰减曲线。在376nm激发波长激发下，在450-650nm范围内，有四个特征的发射峰，分别是490nm，544nm，587nm，622nm，对应着Tb³⁺的⁵D₄→⁷F₆、⁵D₄→⁷F₅、⁵D₄→⁷F₄和⁵D₄→⁷F₃的能级跃迁，其中位于544nm的绿光最强，490nm的蓝光次之，见附图3。在376nm波长激发下，发射波长为544nm时，铽掺杂含钨酸锶晶相发光玻璃陶瓷的荧光寿命可达2.16ms。

当然，本发明还有很多实施例，在不背离本发明精神及实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求保护范围内。

Claims (1)

1.铽掺杂含钨酸锶晶相发光玻璃陶瓷，其特征在于：所述的发光玻璃陶瓷的原料组成及其摩尔百分比含量如下：SrCO₃ 9-11％，WO₃ 1-3％，SiO₂ 34-36％，H₃BO₃ 41-45％，NaF 7-9％，Sb₂O₃ 0.1-0.5％，Tb₄O₇ 1-3％，所述的发光玻璃陶瓷的晶相为SrWO₄，厚度为1mm的发光玻璃陶瓷在可见光区的透过率为80％，荧光寿命为2.16ms，所述发光玻璃陶瓷的制备方法是通过以下工艺步骤组成：

1)按原料组成计算称取各组分，并将上述组分充分混合均匀，置于刚玉坩埚中，放入硅钼炉中，升温至1450℃，使原料熔融成液态，并在1450℃保温2小时后，将坩埚中的液体倒在已预热的不锈钢模具上固化成型，迅速放入450℃箱式炉中，保温1小时，随炉降至室温，制得铽掺杂透明玻璃；

2)将铽掺杂透明玻璃样品放入箱式电阻炉中，以2～4℃/min的升温速率升温至730℃，保温2小时，晶化后得到铽掺杂含钨酸锶晶相发光玻璃陶瓷；

3)将制得的铽掺杂含钨酸锶晶相发光玻璃陶瓷用切割机切割、研磨和抛光，最终得到铽掺杂含钨酸锶晶相发光玻璃陶瓷厚度为1mm。