本發(fā)明涉及一種稀土離子摻雜微晶玻璃，特別是涉及一種稀土離子摻雜NaY(WO4)2微晶玻璃及其制備方法。
背景技術(shù)：
：透明微晶玻璃是通過對(duì)前驅(qū)玻璃進(jìn)行控制成核和析晶而獲得的一類既有晶相又有玻璃相的新型復(fù)合材料。由于析出的晶粒尺寸遠(yuǎn)小于可見光，因此表現(xiàn)出高的透明度。玻璃相的化學(xué)組成、晶相的組成以及它們的形貌、數(shù)量和分布共同影響微晶玻璃的性能。雙金屬鎢酸鹽晶體由于其特殊結(jié)構(gòu)，具有高濃度稀土離子摻雜、摻雜離子光譜展寬、高的吸收與發(fā)射截面以及高三階非線性效應(yīng)的特性。同時(shí)，雙金屬鎢酸鹽具有物理化學(xué)性能穩(wěn)定、晶相穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。這些特性使得雙金屬鎢酸鹽晶體能夠較好地與LD泵浦源相結(jié)合，具有極大的商業(yè)價(jià)值，成為世界各國(guó)研究人員的熱點(diǎn)。相對(duì)于硼硅酸鹽玻璃，雙金屬鎢酸鹽晶體具有較低的聲子能量。因此，在微晶玻璃的熱處理過程中，稀土離子優(yōu)先富集于析出的雙金屬鎢酸鹽晶體中，從而可以有效降低稀土離子在微晶玻璃中的無(wú)輻射弛豫幾率，獲得高的發(fā)光效率。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種土離子摻雜NaY(WO4)2微晶玻璃及其制備方法。該微晶玻璃具有高度透明、熱穩(wěn)定性和機(jī)械性能良好、發(fā)光效率高等優(yōu)點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種土離子摻雜NaY(WO4)2微晶玻璃按摩爾百分含量計(jì)，由以下組分組成：60-65%SiO2，10-15%B2O3，10-15%Na2O，5-10ZnO，3-10的WO3，0.5-2%Re2O3，其中Re為Y3+和Eu3+、Dy3+、Sm3+、Tb3+、Er3+中任一種的組合。本發(fā)明的稀土離子摻雜微晶玻璃的制備方法包括以下步驟：（1）稱取各種原料并進(jìn)行充分混合，所述原料按上述稀土離子摻雜微晶玻璃的摩爾百分含量計(jì)；（2）將步驟（1）得到的混合物在1450–1550oC下熔化并保溫0.5–2小時(shí)得到玻璃熔體；（3）將玻璃熔體倒入模具中進(jìn)行退火處理，得到前驅(qū)玻璃；（4）將上述玻璃置于馬弗爐中，在550–650oC之間對(duì)前驅(qū)玻璃熱處理0.5–12小時(shí)，后降至室溫，得到透明的稀土離子摻雜NaY(WO4)2微晶玻璃。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于通過調(diào)整玻璃組分和優(yōu)化熱處理工藝，在玻璃中析出NaY(WO4)2微晶。由于稀土離子與Y3+的離子半徑相近，且價(jià)態(tài)相同，因此取代Y3+位置從而進(jìn)入到析出的NaY(WO4)2納米晶中，從而獲得較高的發(fā)光效率?？梢杂米魅S立體顯示材料、激光材料和溫度傳感器材料等。附圖說明圖1是實(shí)施例1樣品熱處理前后的X射線衍射（XRD）圖。其中曲線1表示熱處理前的XRD曲線，為非晶態(tài)；曲線2表示在550oC熱處理12小時(shí)后的XRD曲線，析出晶相為NaY(WO4)2。具體實(shí)施方式以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。實(shí)施例1表1給出了實(shí)施例1的稀土離子摻雜微晶玻璃各組分的摩爾百分含量。表1原料SiO2B2O3Na2CO3ZnOWO3Y2O3Eu2O3組分(mol%)601515531.80.2具體制備過程如下：按照表1中的各組分摩爾百分含量，準(zhǔn)確稱取分析純的SiO2、B2O3、Na2CO3、ZnO、WO3、Y2O3以及光譜純（99.99％）的Eu2O3，充分混合均勻后倒入坩鍋中，在1450oC的電爐中保溫2小時(shí)，將熔融的玻璃熔體迅速倒入模具上，玻璃成型后迅速轉(zhuǎn)移到退火爐中，在450oC退火2小時(shí)后隨爐降溫。將退火后的玻璃樣品在550oC再進(jìn)行熱處理12小時(shí)，關(guān)閉退火爐自然降溫至室溫，得到透明的微晶玻璃。由圖1所示，經(jīng)X-射線粉末衍射測(cè)試并對(duì)照PDF卡片，晶相為NaY(WO4)2。通過熒光光譜儀對(duì)熱處理前后玻璃進(jìn)行發(fā)光性能測(cè)試，在393nm泵浦下可觀察到明亮的紅光發(fā)射，與未熱處理前發(fā)光強(qiáng)度提高了5倍。實(shí)施例2表2給出了實(shí)施例2的稀土離子摻雜微晶玻璃各組分的摩爾百分含量。表2原料SiO2B2O3Na2CO3ZnOWO3Y2O3Dy2O3組分(mol%)65810880.70.3具體制備過程如下：按照表2中的各組分摩爾百分含量，準(zhǔn)確稱取分析純的SiO2、B2O3、Na2CO3、ZnO、WO3、Y2O3以及光譜純（99.99％）的Dy2O3，充分混合均勻后倒入坩鍋中，在1550oC的電爐中保溫0.5小時(shí)，將熔融的玻璃液迅速倒入模具上，玻璃成型后迅速轉(zhuǎn)移到退火爐中，在450oC退火2小時(shí)后隨爐降溫。將退火后的玻璃樣品在650oC熱處理0.5小時(shí)，得到透明微晶玻璃。經(jīng)X-射線粉末衍射測(cè)試并對(duì)照PDF卡片，晶相為NaY(WO4)2。通過熒光光譜儀對(duì)熱處理前后玻璃進(jìn)行發(fā)光性能測(cè)試，在352nm激發(fā)下可觀察到明亮的橙色發(fā)光，與未熱處理發(fā)光強(qiáng)度提高了3倍。實(shí)施例3表3給出了實(shí)施例3的稀土離子摻雜微晶玻璃各組分的摩爾百分含量。表3原料SiO2B2O3Na2CO3ZnOWO3Y2O3Sm2O3組分(mol%)621210105.50.40.1具體制備過程如下：按照表3中的各組分摩爾百分含量，準(zhǔn)確稱取分析純的SiO2、B2O3、Na2CO3、ZnO、WO3、Y2O3以及光譜純（99.99％）的Sm2O3，充分混合均勻后倒入坩鍋中，在1500oC的電爐中保溫1小時(shí)，將熔融的玻璃液迅速倒入模具上，玻璃成型后迅速轉(zhuǎn)移到退火爐中，在450oC退火2小時(shí)后隨爐降溫。將退火后的玻璃樣品在600oC熱處理6小時(shí)，得到透明微晶玻璃。經(jīng)X-射線粉末衍射測(cè)試并對(duì)照PDF卡片，晶相為NaY(WO4)2。通過熒光光譜儀對(duì)熱處理前后玻璃進(jìn)行發(fā)光性能測(cè)試，在404nm激發(fā)下可觀察到明亮的紅色發(fā)光，與未熱處理前相比發(fā)光強(qiáng)度提高了5倍。實(shí)施例4表4給出了實(shí)施例4的稀土離子摻雜微晶玻璃各組分的摩爾百分含量。表4原料SiO2B2O3Na2CO3ZnOWO3Y2O3Tb2O3組分(mol%)6011117100.80.2具體制備過程如下：按照表4中的各組分摩爾百分含量，準(zhǔn)確稱取分析純的SiO2、B2O3、Na2CO3、ZnO、WO3、Y2O3以及光譜純（99.99％）的Tb2O3，充分混合均勻后倒入坩鍋中，在1520oC的電爐中保溫1小時(shí)，將熔融的玻璃液迅速倒入模具上，玻璃成型后迅速轉(zhuǎn)移到退火爐中，在450oC退火2小時(shí)后隨爐降溫。將退火后的玻璃樣品在580oC熱處理8小時(shí)，得到透明微晶玻璃。經(jīng)X-射線粉末衍射測(cè)試并對(duì)照PDF卡片，晶相為NaY(WO4)2。通過熒光光譜儀對(duì)熱處理前后玻璃進(jìn)行發(fā)光性能測(cè)試，在376nm激發(fā)下可觀察到明亮的綠色發(fā)光，與未熱處理前相比發(fā)光強(qiáng)度提高了4倍。實(shí)施例5表5給出了實(shí)施例5的稀土離子摻雜微晶玻璃各組分的摩爾百分含量。表5原料SiO2B2O3Na2CO3ZnOWO3Y2O3Er2O3組分(mol%)611010981.50.5具體制備過程如下：按照表5中的各組分摩爾百分含量，準(zhǔn)確稱取分析純的SiO2、B2O3、Na2CO3、ZnO、WO3、Y2O3以及光譜純（99.99％）的Er2O3，充分混合均勻后倒入坩鍋中，在1480oC的電爐中保溫1.5小時(shí)，將熔融的玻璃液迅速倒入模具上，玻璃成型后迅速轉(zhuǎn)移到退火爐中，在450oC退火2小時(shí)后隨爐降溫。將退火后的玻璃樣品在620oC熱處理3小時(shí)，得到透明微晶玻璃。經(jīng)X-射線粉末衍射測(cè)試并對(duì)照PDF卡片，晶相為NaY(WO4)2。通過熒光光譜儀對(duì)熱處理前后玻璃進(jìn)行發(fā)光性能測(cè)試，在980nm激發(fā)下可觀察到明亮的綠色發(fā)光，與未熱處理前相比綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度提高了10倍。上述實(shí)施例用來解釋說明本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3