CN1752041A - 高硅氧发兰光玻璃的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种高硅氧发兰光玻璃的制造方法,其特征是将高硅氧多孔玻璃浸入含铕离子的酸溶液或者有机溶液中,再在还原气氛的条件下经过1050℃以上高温的烧结而成。实验表明本发明可进一步提高铕离子的掺杂浓度,消除玻璃的浅黄色发光,并且使玻璃的发光波长往短波方向移动,提高兰色发光的强度。

Description

高硅氧发兰光玻璃的制造方法
技术领域
本发明涉及高硅氧发光玻璃,特别是一种高硅氧发兰光玻璃的制造方法。
背景技术
氧化物玻璃由于具有良好的透光性、化学稳定性、特别是低成本和容易制成各种形状等优点,经过有多年的研究,人们一直期待着玻璃发光材料可以成为高效发光玻璃而广泛地应用于日常生活之中。但是,实验发现发光离子在玻璃中发光效率远低于晶体材料,一个重要原因就是这些离子在高温熔融制备玻璃过程中,容易自发形成群集产生浓度消光。许多稀土离子在氧化物玻璃只有几百个ppm就开始产生浓度消光。如何解决这个问题,国内外的科学家们已经做了大量的研究,但尚未实现有实用价值的突破。目前为止,仅有含Nd和Er玻璃被用作于激光玻璃和光纤激光器以及光放大器这些特殊的场合。发展新的发光玻璃制备方法,有可能开发出新型的玻璃发光材料,拓宽发光玻璃应用范围。本发明者认为利用玻璃分相方法制备出的具有纳米级微孔的多孔玻璃中,其微孔分布均匀,比表面活性大,有利于稀土和过渡金属等发光离子在玻璃中分散和均匀分布。这种微孔可通过比玻璃熔融温度低的固相烧成来消除,从而变成密实透明的玻璃。由于没有高温熔融过程,稀土和过渡金属离子迁移困难,难以产生群集的自发行为。根据这一设想,本发明者研究制备出一类新型的高效透明发光玻璃(Danping Chen等,Patent NO:WO2003024879-A1);本发明者提出了掺钕高硅氧激光玻璃的制造方法(申请号为200410024820.0,申请日:20040601)和掺钕高硅氧发兰光玻璃的制备方法(申请号为200410067896.1,申请日:20041105),具体制备方法是:采用SiO2的含量超过95wt%(重量百分比)的多孔玻璃的为基质玻璃,这种多孔玻璃的孔径为1.0~10纳米,小孔占玻璃的体积为23~28%(体积百分数)。通过溶液的浸渍法,将多孔玻璃浸入含稀土离子的水溶液中,经过高温(1050℃以上)烧结后而制成。这种采用水溶液方法制备的玻璃容易带有浅黄色或者掺铕离子的浓度低。
发明内容
本发明的目的是要提供一种高硅氧发兰光玻璃的制造方法,以进一步提高铕离子的掺杂浓度,消除玻璃的浅黄色发光,并且使玻璃的发光波长往短波方向移动,提高兰色发光强度。
本发明的技术解决方案如下:
一种高硅氧发兰光玻璃的制造方法,其特征是将高硅氧多孔玻璃浸入含铕离子的酸溶液或者有机溶液中,再在还原气氛的条件下经过1050℃以上高温的烧结而成。
该方法的具体制备过程如下:
①将硝酸铕、氯化铕、或乙酸铕及其它可被硝酸溶液、盐酸溶液、硫酸溶液、乙醇和丙酮溶液完全溶解,并且高温下可以完全分解并形成铕离子氧化物的材料溶入上述溶液中,制成掺铕离子的硝酸溶液、盐酸溶液、硫酸溶液、乙醇溶液或丙酮溶液;
②将SiO2含量超过95wt%的高硅氧多孔玻璃浸入所述的溶液中;
③将上述掺有铕离子的高硅氧多孔玻璃放入高温炉,在还原气氛条件下,经过1050~1200℃温度的固相烧结,烧结过程中,从室温到400℃升温速率<5℃/每分钟,从950℃到固相烧结温度1050~1200℃的升温速率<5℃/每分钟,在固相烧结温度恒温时间>30分钟,然后关闭高温炉的电源,让玻璃随炉冷却。
本发明制备的玻璃在254纳米或者是356纳米的紫外灯的照射下,在428纳米的附近可发出强兰光。如图1所示,图1中左边的两条曲线代表激发光谱,右边的两条曲线代表发光光谱。曲线1(虚线)是以前的方法制备的高硅氧发光玻璃,曲线2(实线)是改用酸溶液后的高硅氧发光玻璃,在同样的测试条件下,曲线2的发光强度明显增强,同时发光波长和激发波长均往短波长方向移动。说明本发明可进一步提高铕离子的掺杂浓度,消除玻璃的浅黄色发光,并且使玻璃的发光波长往短波方向移动,提高兰色发光强度。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明作进一步说明,但不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1
将分解后相当于0.03~0.5g的EuO的0.09~1.5g分析纯的Eu(NO3)3·9H2O放入25毫升的0.5~3摩尔浓度的硝酸溶液(或者是盐酸溶液、硫酸溶液)中,完全溶解后,再将大小为5×5×3mm、SiO2的含量超过95wt%的多孔玻璃放入该溶液中浸泡10分钟以上;之后,将掺有铕离子的高硅氧微孔玻璃放入带盖的刚玉坩埚中,并在玻璃周围放5-10g石墨或者碳粉;在高温炉的还原气氛下,经过1080~1200℃的烧结,消除微孔成为密实透明的掺EuO浓度约为0.03~0.5%的高硅氧玻璃。在烧结过程中,以每分钟5℃以下的速度,从室温升到400℃后,以每分钟10℃的速度升到950℃前后,然后,以每分钟5℃以下的速度从该温度升到1080~1200℃并在该温度保温30分钟以上后,关掉高温炉的电源,让玻璃随炉冷却。该玻璃在254纳米或者是356纳米的紫外灯的照射下,在428纳米的附近产生兰色发光。图1中的曲线2(实线)就是该玻璃的发光光谱曲线。
实施例2
将分解后相当于0.02~0.2g的EuO的0.06~0.6g分析纯的Eu(NO3)3·9H2O放入25毫升乙醇和丙酮溶液中,完全溶解后,再将大小为5×5×3mm、SiO2的含量超过96wt%的多孔玻璃放入该溶液中浸泡10分钟以上;之后,将掺有铕离子的高硅氧微孔玻璃放入带盖的刚玉坩埚中,并在玻璃周围放5-10g石墨或者碳粉;在高温炉的还原气氛下经过1100~1200℃的固相烧结,消除微孔成为密实透明的掺EuO浓度约为0.02~0.2%的高硅氧玻璃。在烧结过程中,以每分钟5℃以下的速度,从室温升到400℃后,以每分钟10℃的速度升到950℃前后,然后,以每分钟5℃以下的速度从该温度升到1100~1200℃,并在该温度保温30分钟以上后,关掉高温炉的电源,让玻璃随炉冷却。这个玻璃在254纳米或者是356纳米的紫外灯的照射下,在428纳米的附近产生兰色发光。

Claims (2)

1、一种高硅氧发兰光玻璃的制造方法,其特征在于它是将多孔玻璃浸入含铕离子的酸溶液或者有机溶液中,再在还原气氛的条件下经过1050℃以上高温的烧结而成。
2、根据权利要求1所述的高硅氧发兰光玻璃的制造方法,其特征在于该方法的具体制备过程如下:
①将硝酸铕、氯化铕、或乙酸铕及其它可被硝酸溶液、盐酸溶液、硫酸溶液、乙醇和丙酮溶液完全溶解,并且高温下可以完全分解并形成铕离子氧化物的材料溶入上述溶液中,制成掺铕离子的硝酸溶液、盐酸溶液、硫酸溶液、乙醇溶液或丙酮溶液;
②将SiO2含量超过95wt%的高硅氧多孔玻璃浸入所述的溶液中;
③将上述掺有铕离子的高硅氧多孔玻璃放入高温炉,在还原气氛条件下,经过10501200℃温度的固相烧结,烧结过程中,从室温到400℃升温速率<5℃/每分钟,从950℃到固相烧结温度1050~1200℃的升温速率<5℃/每分钟,在固相烧结温度恒温时间>30分钟,然后关闭高温炉的电源,让玻璃随炉冷却。
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