CN113429205B - 一种透明下转换光致发光陶瓷材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种透明下转换光致发光陶瓷材料及其制备方法和应用，属于陶瓷材料技术领域。本发明提供的透明下转换光致发光陶瓷材料，化学式为0.94K0.5Na0.5NbO3‑0.06Sr(Bi0.5Nb0.5)O3,x％Ce，x＝0.1～0.4。本发明提供的陶瓷材料以K0.5Na0.5NbO3(KNN)铁电陶瓷为基体，固溶第二组元Sr(Bi0.5Nb0.5)O3后，使陶瓷材料具有透光性能；在此基础上掺杂稀土Ce，使陶瓷材料同时具有良好的透光性和下转换发光性能。本发明通过控制上述陶瓷材料中各种成分的含量，使所述陶瓷材料具有出色的透明和发光性能，是一种多功能光电陶瓷材料。

Description

一种透明下转换光致发光陶瓷材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于陶瓷材料技术领域，具体涉及一种透明下转换光致发光陶瓷材料及其制备方法和应用。
背景技术
钙钛矿型氧化物因具有优异的物理性能(如压电性、铁电性以及电磁性)而引起了人们的强烈兴趣，且其相结构和晶体结构可以调控，使得离子掺杂成为对其性能进行优化和实现新功能的一种有效方法。具有ABO3型钙钛矿结构的透明铁电陶瓷，除具有透明陶瓷固有的优势外，还具有铁电、压电以及光电特性，然而传统的ABO3型钙钛矿结构的透明铁电陶瓷(如PZT)含铅，会对环境和人体造成伤害。
近年来，人们研发了不含铅的透明铁电陶瓷，如碱金属铌酸盐陶瓷，具有压电常数小、压电性高、频率常数大以及密度小的特点，是一种取代铅基陶瓷重要的备选材料。Hu等人成功在(K0.5Na0.5)O3中固溶第二组元Sr(Yb0.5Nb0.5)O3，制备的透明陶瓷在1100nm波段最高透光率约有45％，在可见光波段透光率约有25％[Hu,G.B.et al.Regulating theStructural,Transmittance,Ferroelectric,and Energy Storage Properties ofK0.5Na0.5NbO3Ceramics Using Sr(Yb0.5Nb0.5)O-3.J Electron Mater 50,968-977,(2021)]；Du等人将具有四方相结构的Sr(Sc0.5Nb0.5)O3引入KNN陶瓷中，从而将可见光范围内的光学透过率提高到60％[Qu,B.,Du,H.&Yang,Z.Lead-free relaxor ferroelectric ceramicswith high optical transparency and energy storage ability.J Mater Chem C 4,1795-1803,(2016)]；Zhang等人将Sr(Mg1/3Nb2/3)O3添加到KNN陶瓷中，从而使陶瓷在近红外区域的透射率达到60％[Chai,Q.,Yang,D.,Zhao,X.,Chao,X.&Yang,Z.Lead-free(K,Na)NbO3-based ceramics with high optical transparency and large energy storageability.Journal of the American Ceramic Society 101,2321-2329,(2018)]。然而现有的碱金属铌酸盐陶瓷的性能较为单一，不能同时兼顾具有优秀的透光和发光性能。Hong等人在0.965K0.4Na0.58Li0.02Nb0.96Sb0.04O3–0.035Bi0.5K0.5ZrO3陶瓷中，掺杂稀土元素Er成功制备了具有上转化发光性能的铁电荧光陶瓷，然而并不具备透光性能[Hong,Q.-X.etal.Improved upconversion photolu minescence properties of 0.965K0.4Na0.58Li0.02Nb0.96Sb0.04O3–0.035Bi0.5K0.5ZrO3:0.25％Er/xIn lead-free piezoelectric ceramicswith balanced piezoelectric coefficient and Curie temperature.Journal ofMaterials Science:Materials in Electronics 29,20923-20930,(2018).]。
同时具有良好透光性和发光性的透明光致发光陶瓷材料是电子信息、光电技术、先进装备和国防领域不可缺少的关键材料，然而这类多功能材料还缺乏系统研究，因此研究并制备一种具有良好的发光性能同时保持优异透光性能的透明光致发光陶瓷备受关注。
发明内容
本发明的目的在于提供一种透明下转换光致发光陶瓷材料及其制备方法和应用，本发明提供的透明下转换光致发光陶瓷材料同时具有良好的透光性和发光性。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供了一种透明下转换光致发光陶瓷材料，化学组成为0.94K0.5Na0.5NbO3-0.06Sr(Bi0.5Nb0.5)O3,x％Ce，x为0.1～0.4。
优选地，所述x为0.2～0.3。
本发明提供了上述技术方案所述透明下转换光致发光陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照所述透明下转换光致发光陶瓷材料化学组成的化学计量比，将钾源、钠源、铌源、锶源、铋源和铈源混合后依次进行一级球磨和一级预烧，得到一级陶瓷粉体；
(2)将步骤(1)得到的一级陶瓷粉体依次进行二级球磨和二级预烧，得到二级陶瓷粉体；
(3)将步骤(2)得到的二级陶瓷粉体进行烧结，得到透明下转换光致发光陶瓷材料。
优选地，所述一级球磨后得到的混合粉体的粒度≤0.1mm；所述二级球磨后得到的混合粉体的粒度≤0.02mm。
优选地，所述一级预烧和二级预烧的温度独立地为840～860℃，所述一级预烧和二级预烧的保温时间独立地为1～2h。
优选地，从室温升温至所述一级预烧的温度的升温速率为3～5℃/min；从室温升温至所述二级预烧的温度的升温速率独立地为3～5℃/min。
优选地，所述造粒采用的粘合剂为聚乙烯醇水溶液，所述聚乙烯醇水溶液的质量浓度为3～5％。
优选地，所述烧结包含依次进行的第一升温、第一烧结、第二升温和第二烧结；
所述第一升温为从室温升温至第一烧结的温度，升温速率为1～2℃/min；
所述第一烧结的温度为550～650℃，保温时间为120～180min；
所述第二升温为自第一烧结的温度升温至第二烧结的温度，升温速率为3～5℃/min；
所述第二烧结的温度为1180～1200℃，保温时间为180～240min。
优选地，得到二级陶瓷粉体后，还包括将所得二级陶瓷粉体依次进行造粒和压制成型。
本发明还提供了上述技术方案所述透明下转换光致发光陶瓷材料或者上述技术方案所述制备方法制备得到的透明下转换光致发光陶瓷材料在光纤、固体激光器、高能辐射探测、红外穹顶、记忆元件、光衰减器、光隔离器或光开关中的应用。
本发明提供了一种透明下转换光致发光陶瓷材料，化学组成为0.94K0.5Na0.5NbO3-0.06Sr(Bi0.5Nb0.5)O3,x％Ce，x为0.1～0.4。本发明提供的透明下转换光致发光陶瓷材料同时具有良好的透光性和发光性，且不含铅，对人体和环境友好。本发明提供的透明下转换光致发光陶瓷材料以K0.5Na0.5NbO3(KNN)铁电陶瓷为基体，固溶第二组元Sr(Bi0.5Nb0.5)O3后，使陶瓷材料具有透光性能；在此基础上掺杂质量含量为0.1～0.4％的稀土Ce3+，使陶瓷材料同时具有良好的透光性和下转换发光性能。
本发明的陶瓷材料同时具有良好的透光性和下转换发光性能的具体原理在于：Bi原子与Pb原子具有相同的最外层电子结构，都拥有6s2孤电子对，两者具有诸多相似的化学性质，并且Bi3+可以提高材料烧结活性，在烧结过程中Bi3+还可以抑制晶粒过度生长，提高陶瓷的致密度，从而有利于改善陶瓷的透光性；另外，在激发光源照射下，稀土Ce3+掺杂量越高，Ce3+被激活概率越大，材料的发光性能越强；但是，若稀土Ce3+掺杂量过多，由于Ce3+半径大于K+和Na+的半径，更容易存在于原子混乱度较大的晶界附近，在光入射时会产生更多的散射中心，使得材料的透光率下降，在这种情况下，材料的透光性和发光性之间互相影响、互相矛盾。本发明明确控制Ce3+的掺杂量，使得透明陶瓷能够保持原有透光性的同时，还具有优良发光特性。
本发明通过控制掺杂稀土Ce3+的质量含量为0.1～0.4％，同时控制陶瓷材料中其它各种成分的含量，使所述陶瓷材料同时具有出色的透光和发光性能，是一种多功能光电陶瓷材料。
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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1～3的XRD谱图；
图2为本发明实施例1～3的透光率曲线图；
图3为实施例1制备的陶瓷材料的发射光谱图；
图4为实施例2制备的陶瓷材料的发射光谱图；
图5为实施例3制备的陶瓷材料的发射光谱图。
具体实施方式
本发明提供了一种透明下转换光致发光陶瓷材料，化学组成为0.94K0.5Na0.5NbO3-0.06Sr(Bi0.5Nb0.5)O3,x％Ce，x为0.1～0.4，优选为0.2～0.3。本发明以K0.5Na0.5NbO3(KNN)铁电陶瓷为基体，固溶第二组元Sr(Bi0.5Nb0.5)O3后，使陶瓷材料具有透光性能；在此基础上掺杂稀土Ce，使陶瓷材料同时具有良好的透光性和下转换发光性能。
本发明提供了上述技术方案所述透明下转换光致发光陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照所述透明下转换光致发光陶瓷材料的化学计量比，将钾源、钠源、铌源、锶源、铋源和铈源混合后依次进行一级球磨和一级预烧，得到一级陶瓷粉体；
(2)将所述步骤(1)得到的一级陶瓷粉体依次进行二级球磨和二级预烧，得到二级陶瓷粉体；
(3)将所述步骤(2)得到的二级陶瓷粉体进行烧结，得到透明下转换光致发光陶瓷材料。
在没有特殊说明的情况下，本发明所用原料均为高纯粉体，原料纯度优选在99.99％以上。
本发明按照所述透明下转换光致发光陶瓷材料的化学计量比，将钾源、钠源、铌源、锶源、铋源和铈源混合后依次进行一级球磨和一级预烧，得到一级陶瓷粉体。
在本发明中，所述钾源优选为碳酸钾，所述钠源优选为碳酸钠，所述铌源优选为五氧化二铌，所述锶源优选为碳酸锶，所述铋源优选为氧化铋，所述铈源优选为氧化铈。
本发明所述一级球磨优选为湿法球磨，所述湿法球磨的球磨介质优选为乙醇；进行所述一级球磨时，原料混合物与球磨介质的用量比优选为1g：(5～8)mL。本发明中，所述一级球磨采用的磨球优选为锆球，所述锆球的尺寸优选为5mm和8mm；尺寸为5mm的锆球和8mm的锆球的数量比优选为(1.5～2.5)：1，更优选为2:1。本发明中，所述一级球磨的转速优选为350～450r/min，更优选为400r/min；所述一级球磨的球料比优选为(1.5～2.5)：1，更优选为2:1；所述一级球磨的时间优选为22～26h，更优选为24h。在本发明中，所述一级球磨得到的混合粉体的粒度优选≤0.1mm。本发明优选将称好的各原料倒入球磨罐中，再加入球磨介质，摇晃球磨罐使原料在球磨介质中均匀分散，然后加入锆球，进行一级球磨。本发明通过一级球磨能够使原料混合粉体充分混合，并且通过机械球磨减小原料混合粉体的颗粒尺寸，有利于在后续烧结过程中制备性能优异的陶瓷材料。
本发明优选在一级球磨完成后，对一级球磨得到的混合粉体依次进行干燥和过筛处理。在本发明中，所述干燥的温度优选为65～75℃，更优选为70℃；时间优选为2～4h，更优选为3h。在本发明中，所述过筛处理所用筛网的目数优选为100目，具体是取筛网下混合粉体进行后续处理。
所述一级球磨完成后，本发明对得到的混合粉体进行一级预烧。在本发明中，所述一级预烧的温度优选为840～860℃，所述一级预烧的保温时间优选为1～2h，从室温(25℃)升温至所述一级预烧的温度的升温速率优选为3～5℃/min。所述一级预烧结束后，本发明优选进行冷却，所述冷却优选为随炉冷却，得到一级陶瓷粉体。在本发明中，所述一级预烧过程中，原料在一级预烧的温度下形成主晶相，并且可以去除原料内的结合水，如可以去除碳酸盐类原料中含有的有机物和其他可挥发性杂质；本发明优选在上述条件下进行一级预烧，能够降低后续烧结过程中由于收缩率过大造成的胚体变形现象，有利于氧化物类原料与碳酸盐类原料发生反应形成所需要的固溶体。在本发明的实施例中，具体是将一级球磨后所得混合粉体放在坩埚中，并且坩埚上放置盖片密封，防止后续一级预烧时杂质掉落进坩埚中污染混合粉体。
得到一级陶瓷粉体后，本发明将所述一级陶瓷粉体依次进行二级球磨和二级预烧，得到二级陶瓷粉体。
本发明所述二级球磨优选为湿法球磨，所述湿法球磨的球磨介质优选为乙醇。进行所述二级球磨时，原料混合物与球磨介质的用量比优选为1g：(5～8)mL。本发明中，所述二级球磨采用的磨球优选为锆球，所述锆球的尺寸优选为5mm和8mm；尺寸为5mm的锆球和8mm的锆球的数量比优选为(1.5～2.5)：1，更优选为2:1。在本发明中，所述二级球磨的转速优选为350～450r/min，更优选为400r/min；所述二级球磨的球料比优选为(1.5～2.5)：1，更优选为2:1；所述二级球磨的时间优选为10～14h，更优选为12h。在本发明中，所述二级球磨得到的混合粉体的粒度优选为≤0.1mm。本发明优选将称好的各原料倒入球磨罐中，再加入球磨介质，摇晃球磨罐使原料在球磨介质中均匀分散，然后加入锆球，进行二级球磨。本发明通过二级球磨能够使一级陶瓷粉体的晶粒更加细化。
本发明优选在二级球磨完成后，对二级球磨得到的混合粉体进行干燥和过筛处理。在本发明中，所述干燥的温度优选为65～75℃，更优选为70℃；时间优选为2～4h，更优选为3h。在本发明中，所述过筛处理所用筛网的目数优选为100目，具体是取筛网下混合粉体进行后续处理。
所述二级球磨完成后，本发明对得到的混合粉体进行二级预烧。在本发明中，所述二级预烧的温度优选为840～860℃，所述二级预烧的保温时间优选为1～2h，从室温升温至所述二级预烧的温度的升温速率优选为3～5℃/min。所述二级预烧结束后，本发明，本发明优选进行冷却，所述冷却优选为随炉冷却，得到二级陶瓷粉体。在本发明中，所述二级预烧可以使原料更加充分的形成主晶相，并且进一步去除原料内的结合水以及原料(如碳酸盐类原料)中含有的有机物和其他可挥发性杂质；本发明优选在上述条件下进行二级预烧，能够降低后续烧结过程中由于收缩率过大造成的胚体变形现象，有利于使氧化物类原料与碳酸盐类原料发生反应形成所需要的固溶体。
得到二级陶瓷粉体后，本发明将所述二级陶瓷粉体进行烧结，得到透明下转换光致发光陶瓷材料。
本发明中，所述烧结优选包括依次进行的第一升温、第一烧结、第二升温和第二烧结；所述第一升温为从室温升温至第一次烧结的温度，升温速率为1～2℃/min；所述第一烧结的温度为550～650℃，保温时间为120～180min；所述第二升温为自第一烧结的温度升温至第二烧结的温度，升温速率为3～5℃/min；所述第二烧结的温度为1180～1200℃，保温时间为180～240min。本发明优选在上述条件下进行第一烧结，有利于充分排除造粒过程中加入的聚乙烯醇以免影响样品性能，此外，第一烧结还可以去除压片后所得素胚中残留的结合水以及原料(如碳酸盐类原料)中残留的CO2和其他可挥发的杂质，从而降低后续烧结过程中由于收缩率过大造成的胚体变形现象。同时，本发明优选将所述升温速率控制在1～2℃/min，有利于减小材料的气孔率，使最终得到的陶瓷材料结构更加致密，如果升温速率多快，会使晶粒过度生长，从而降低陶瓷材料的致密度，影响陶瓷材料的透光率。
所述第一烧结完成后，本发明优选进行第二升温和第二烧结。本发明优选在上述条件下进行第二烧结，能够使第一烧结后所得素胚烧制成瓷，有利于减小陶瓷材料的晶粒尺寸和气孔率，提高陶瓷材料的致密度，使陶瓷材料具有优异的透光以及发光性能。
所述第二烧结结束后，本发明优选进行冷却处理；所述冷却处理的方式优选为先以1℃/min的速率降温至1000℃，再以2℃/min的速率降至600℃，然后在600℃保温30min，最后随炉冷却至室温。本发明优选采用上述冷却方式，可防止降温速率过快，导致陶瓷材料内部应力过大，缺陷增多的问题。
在本发明的实施例中，具体烧结方式是在锆板上撒一层上述二级陶瓷粉体，将所述压片放置到铺有二级陶瓷粉体的锆板上，然后在所述压片的表面再撒上少许上述二级陶瓷粉体，将坩埚倒扣在压片上，使用二氧化锆粉体密封上述坩埚与上述锆板之间的缝隙，进行烧结。本发明优选采用上述烧结的方式，有利于营造密闭的环境，增加密闭环境中元素浓度气氛，减少贱金属钾和钠的挥发，同时保温效果也会更好，有利于制备得到本发明的产品。
在本发明中，优选地，在烧结之前对二级陶瓷粉体进行造粒和压制成型。所述造粒采用的粘合剂优选为聚乙烯醇水溶液，所述聚乙醇水溶液的质量浓度优选为3～5％，更优选为4％。本发明优选通过添加聚乙烯醇水溶液，能够增加二级陶瓷粉体粘度，使二级陶瓷粉体经造粒后可以更好的压制成片，以便进行烧结处理。本发明对造粒的具体过程没有特别要求，采用本领域技术人员所熟知的方法即可。
本发明优选将造粒得到的雪花状陶瓷粉体依次进行干燥和过筛处理。在本发明中，所述干燥的温度优选为85～95℃，更优选为90℃。本发明中，所述过筛处理所用筛网的目数优选为100目，具体是取筛网下混合粉体进行后续处理。
本发明中，所述压制成型的压力优选为5～10MPa，更优选为8～10MPa；所述压制成型的保压时间优选为1～5min。本发明优选在上述条件下进行压制成型，有利于保证压制成型所得压片更结实，不容易在后续烧结过程中出现开裂的情况。在本发明中，所述压制成型采用的模具优选为凸模直径为12mm的模具。
本发明还提供了上述技术方案所述透明下转换光致发光陶瓷材料在记忆元件、光衰减器、光隔离器或光开关中的应用。
下面结合实施例对本发明提供的透明下转换光致发光陶瓷材料及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1(x＝0.1，0.94K0.5Na0.5NbO3-0.06Sr(Bi0.5Nb0.5)O3,0.1％Ce)
(1)配料：使用电子天平精确称取原料1.6577g K2CO3(99.99％)、1.2609g Na2CO3(99.99％)、6.4854gNb2O5(99.99％)、0.3691g SrCO3(99.99％)、0.2910g Bi2O3(99.99％)和0.0086g CeO2(99.99％)。
(2)球磨：将步骤(1)称好的原料倒入球磨罐中，再加入球磨介质乙醇50mL，摇晃球磨罐使原料在乙醇中均匀分散，然后加入尺寸为5mm和8mm的两种大小不同的锆球，球料比为2:1，尺寸为5mm和8mm的锆球的数量比为2:1，然后在滚筒式球磨机上球磨24h，球磨机转速控制为400r/min，球磨后得到的混合粉体的粒度≤0.1mm。
(3)烘干过筛：先使用漏勺将步骤(2)所得混合粉体与锆球分开，然后把混合粉体倒在培养皿中放在烘干箱里加热，温度控制为70℃，加热3h直至培养皿中的乙醇全部挥发，烘干后的混合粉体使用100目的筛网过筛，取筛下混合粉体备用。
(4)一级预烧：将步骤(3)所得混合粉体放在坩埚中，并且坩埚上放置盖片密封，防止预烧时杂质掉落进坩埚中污染混合粉体，以4℃/min的升温速率由室温(25℃)升至860℃，保温2h，随后随炉冷却，得到一级陶瓷粉体。
(5)二级球磨：先将步骤(4)所得一级陶瓷粉体倒入球磨罐中，再加入乙醇50mL，摇晃球磨罐使原料在乙醇中均匀分散，然后加入尺寸为5mm和8mm的两种大小不同的锆球，球料比为2:1，尺寸为5mm和8mm的锆球的数量比为2:1，然后在滚筒式球磨机上球磨12h，球磨机转速控制为400r/min，球磨后得到的混合粉体的粒度≤0.02mm。
(6)烘干过筛：先使用漏勺将步骤(5)所得混合粉体与锆球分开，然后把混合粉体倒在培养皿中，将盛有混合粉体的培养皿放在烘干箱里加热，温度控制为70℃，加热3h直至混合粉体中的乙醇全部挥发，烘干后的混合粉体使用100目的筛网过筛，取筛下混合粉体备用。
(7)二级预烧：将步骤(6)所得混合粉体再次放入坩埚中，并且坩埚上放置盖片密封，防止二级预烧时杂质掉落进坩埚中污染混合粉体，以4℃/min的升温速率由室温升至860℃，保温2h，随后随炉冷却，得到二级陶瓷粉体。
(8)造粒：在步骤(7)所得二级陶瓷粉体中逐滴加入质量浓度为4％的聚乙烯醇水溶液，每滴加一滴后充分研磨至均匀后滴加下一滴，直至研磨后的二级陶瓷粉体呈现雪花状停止添加聚乙烯醇水溶液，得到雪花状陶瓷粉体。
(9)烘干过筛：将步骤(8)所得雪花状陶瓷粉体放置于烘箱中，在90℃的条件下烘干6h，使粉体完全干燥，然后用100目筛网过筛，取筛下混合粉体备用。
(10)压片：称取0.38g步骤(9)所得混合粉体放入凸模直径为12mm的模具中，在10MPa的压力下保压5min，进行压制成型，得到压片。
(11)烧结：在锆板表面铺设一层二级陶瓷粉体，将步骤(10)所得压片放在所述铺有二级陶瓷粉体的锆板表面，然后在所述压片的表面再撒上少许二级陶瓷粉体，将坩埚扣在压片上，使用二氧化锆粉体密封倒扣的坩埚与锆板的缝隙；将盛有样品的坩埚放入马弗炉中烧结，以2℃/min的升温速率由室温升至600℃，保温120min，之后以4℃/min的升温速率升至1180℃，保温180min；随后以1℃/min的降温速率降至1000℃，再以2℃/min的降温速率降至600℃，在600℃条件下保温30min，最后随炉冷却，得到透明下转换光致发光陶瓷材料。
实施例2(x＝0.2，0.94K0.5Na0.5NbO3-0.06Sr(Bi0.5Nb0.5)O3,0.2％Ce)
实施例2与实施例1的区别仅在于，步骤(1)称取的CeO2的质量为0.0172g。
实施例3(x＝0.4，0.94K0.5Na0.5NbO3-0.06Sr(Bi0.5Nb0.5)O3,0.4％Ce)
实施例3与实施例1的区别仅在于，步骤(1)称取的CeO2的质量为0.0344g。
对本实施1～3制备的陶瓷材料进行表征和性能测试，具体如下：
图1为实施例1～3制备的陶瓷材料的XRD谱图，图1中的(b)是2θ为40～50°的放大图。由图1可知，陶瓷样品均为纯的钙钛矿结构没有第二相生成，且均处在伪立方相结构，在衍射角度为20～80°的范围内，有八个标准的钙钛矿结构的衍射峰，并无其他杂峰存在，这说明第二组元以及掺杂的稀土元素Ce全部溶入到了铌酸钾钠晶胞中没有生成第二相，形成了纯的钙钛矿结构。说明本发明提供的陶瓷材料与传统含铅的透明铁电陶瓷都为纯的ABO3型钙钛矿结构，不包含任何杂相，具有钙钛矿型氧化物诸多优异的物理性能，具体如下：1具有优良的硬度和刚度；2具有非常高的熔点，在高温下也可以保持稳定的化学性能；3、具有良好的热稳定性；4、有良好的电绝缘性，适用于制作各种绝缘器件；5、具有较高的介电常数，适用于制作电容器；6、在高温下不易氧化，对酸、碱、盐有很好的抗腐蚀能力；7、具有良好的光学性能。
图2为实施例1～3制备的陶瓷材料的透光率曲线图，测试条件为使用紫外可见分光光度计，测试的透光率范围为200～1100nm；由图2可知，实施例1～2和实施例3在1100nm波段透光率分别为79.28％、75.18％和74.16％，在可见光波段(780nm)透光率分别为70.14％、68.25％和66.21％，可见，实施例1～2制备的陶瓷材料的透光率保持了较高的水平，并且具有良好的发光性能，实施例3制备的陶瓷材料虽然发光强度达到了最高，但是透光率为70％左右。
图3～5分别为实施例1～3制备的陶瓷材料的发射光谱图，由图3可知，以氙灯作为激发光源，激发波长为450nm，发射峰位于550nm处，发出耀眼的绿光；由图4可知，随着铈掺杂含量的增加，发射峰的位置没有发生变化，处在550nm附近；由图5可知，随着铈掺杂含量的进一步提高，发射峰的强度明显增强。

Claims (10)

1.一种透明下转换光致发光陶瓷材料，化学组成为0.94K0.5Na0.5NbO3-0.06Sr(Bi0.5Nb0.5)O3,x％Ce，x为0.1～0.4。
2.根据权利要求1所述的透明下转换光致发光陶瓷材料，其特征在于，所述x为0.2～0.3。
3.权利要求1或2所述的透明下转换光致发光陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照所述透明下转换光致发光陶瓷材料化学组成的化学计量比，将钾源、钠源、铌源、锶源、铋源和铈源混合后依次进行一级球磨和一级预烧，得到一级陶瓷粉体；
(2)将步骤(1)得到的一级陶瓷粉体依次进行二级球磨和二级预烧，得到二级陶瓷粉体；
(3)将步骤(2)得到的二级陶瓷粉体进行烧结，得到透明下转换光致发光陶瓷材料。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述一级球磨后得到的混合粉体的粒度≤0.1mm；所述二级球磨后得到的混合粉体的粒度≤0.02mm。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述一级预烧和二级预烧的温度独立地为840～860℃，所述一级预烧和二级预烧的保温时间独立地为1～2h。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，从室温升温至所述一级预烧的温度的升温速率为3～5℃/min；从室温升温至所述二级预烧的温度的升温速率独立地为3～5℃/min。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述烧结包含依次进行的第一升温、第一烧结、第二升温和第二烧结；
所述第一升温为从室温升温至第一烧结的温度，升温速率为1～2℃/min；
所述第一烧结的温度为550～650℃，保温时间为120～180min；
所述第二升温为自第一烧结的温度升温至第二烧结的温度，升温速率为3～5℃/min；
所述第二烧结的温度为1180～1200℃，保温时间为180～240min。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，得到二级陶瓷粉体后，还包括将所得二级陶瓷粉体依次进行造粒和压制成型。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述造粒采用的粘合剂为聚乙烯醇水溶液，所述聚乙烯醇水溶液的质量浓度为3～5％。
10.权利要求1～2所述的透明下转换光致发光陶瓷材料或者权利要求3～9任意一项所述的制备方法制备得到的透明下转换光致发光陶瓷材料在光纤、固体激光器、高能辐射探测、红外穹顶、记忆元件、光衰减器、光隔离器或光开关中的应用。
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