一种镨掺杂CdS量子点玻璃及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种镨掺杂CdS量子点玻璃，各组分及其所占摩尔百分比包括：SiO

Praseodymium doped CdS quantum point glass and preparation method thereof

The invention discloses a praseodymium doped CdS quantum point glass, wherein each component and the percentage of the moles thereof comprise: SiO;

【技术实现步骤摘要】
一种镨掺杂CdS量子点玻璃及其制备方法
本专利技术涉及光学玻璃领域，具体涉及一种镨掺杂CdS量子点玻璃及其制备方法。
技术介绍
含铅玻璃是一种最为古老，历史最为悠久的一种晶质玻璃，同时铅玻璃也是一种最为重要的光学玻璃和电子玻璃。随着科学技术的发展，为防止传统含铅晶质玻璃对环境的污染以及对人类健康的危害，研制的无铅晶质玻璃中通常用BaO作为主要成分来代替PbO，以降低对人体的危害。钡硅酸盐玻璃作为一种晶质玻璃，这种玻璃具有较大的色散以及折射率，通常被作为晶质玻璃，用于制备光学用玻璃、防辐射玻璃等等，通过掺入一些荧光材料可以实现对光学性能的改善与调节。量子点作为一种最新型的荧光材料，可调节产生不同颜色的单色光，此外，它同时还具有激发光谱宽并且连续分布，发射光谱单色性好和稳定性高等优点。同时，量子点掺杂玻璃是一种新型的增强稀土离子发光效率的一种方法，通过控制量子点的大小可以使一种材料发出不同频率的光，并且在其发光范围内可以通过控制尺寸的大小可以连续发光，这种光致发光的的特性在一定程度上可以敏化稀土离子发光，增强稀土离子的发光效率。稀土镨离子作为一种重要的荧光材料，稀土镨离子发光材料已广泛应用于显示、发光领域，但是关于目前的稀土离子荧光材料还存在一些待解决的问题，如：稀土离子发光光谱的调控、稀土离子荧光效率的改善以及发光机理的研究。因此，将钡硅酸盐晶质玻璃与CdS量子点和稀土镨离子相结合起来，可以实现CdS量子点与稀土镨离子之间的能量转移，得到一种新型的光学材料，即提高了玻璃中稀土离子的荧光效率，又得到了一种新型的光学玻璃。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种镨掺杂CdS量子点玻璃，可以敏化稀土镨发光，显著提高所得玻璃材料的发光效率，且涉及的原料和制备方法简单，合适推广应用。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种镨掺杂CdS量子点玻璃，各组分及其所占摩尔百分比包括：SiO245-55％，Na2O10-20％，BaO7-15％，Al2O33-8％，ZnO7-14％，ZnS0.5-3％，CdO0.5-2％，Pr2O30.5-1.5％，各组分所占摩尔百分数之和为100％。上述方案中，所述Na2O由Na2CO3引入，BaO由BaCO3引入。上述一种镨掺杂CdS量子点玻璃的制备方法，它包括如下步骤：1)按比例称取SiO2、Na2O、BaO、Al2O3、ZnO、ZnS、CdO和Pr2O3，各原料所占摩尔百分比数为：SiO245-55％，Na2O10-20％，BaO7-15％，Al2O33-8％，ZnO8-9％，ZnS0.5-3％，CdO0.5-2％，Pr2O30.5-1.5％；将称取的各原料研磨混合均匀，得基质玻璃混合料；2)将基质玻璃混合料进依次进行熔制、出料成型、退火，然后随炉冷却至室温，得镨掺杂CdS玻璃；3)将所得镨掺杂CdS玻璃进行热处理，即得所述镨掺杂CdS量子点玻璃。上述方案中，所述Na2O由Na2CO3引入，BaO由BaCO3引入。优选的，步骤1)中所得基质玻璃混合料加热至250-300℃保温1～3h，可有效降低Cd元素的挥发。上述方案中，步骤2)中所述熔制工艺为：将基质玻璃混合料转移至1100-1200℃的坩埚内，继续升温至1250-1350℃保温0.5-2h，得玻璃液。上述方案中，步骤2)中所述退火工艺为：加热至350-450℃保温1-3h。上述方案中，步骤3)中所述热处理工艺为：加热至510-570℃保温5-20h。优选的，所述热处理工艺为：加热至540-550℃保温8-10h。本专利技术通过在钡硅酸盐晶质玻璃中掺入CdS量子点以及稀土镨离子，得到了一种新型的光学材料，对光学玻璃的荧光特性进行了改进，同时提高了稀土离子的荧光效率。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1)本专利技术通过调节玻璃中ZnO/CdS的比值，合理设计基质玻璃组成，调节并优化玻璃的熔制工艺，实现CdS量子和镨元素这两种荧光组分对钡硅酸盐玻璃体系的同步改性，实现其荧光性能的显著提高。2)本专利技术以ZnS和CdO为原料，以ZnO为调节剂，并通过调节热处理制度，有效调节CdS的析晶状态，可以得到不同尺寸的量子点，在较宽的热处理温度范围内，使得CdS量子点能级以及带隙发生连续改变，从而实现CdS量子点与稀土镨之间的能量转化，显著提升镨离子的发光强度。3)本专利技术涉及原料来源简单、成本低，通过优化基质玻璃配方并结合简单的熔制和热处理工艺，一步实现镨掺杂CdS量子点玻璃的制备，且所得玻璃材料的量子效率高，在紫外和可见光范围内具有较高的发光效率，具有重要的工业应该前景。附图说明图1为实施例1～4所得CdS量子点玻璃的DSC图。图2为实施例1～4所得CdS量子点玻璃的XRD图。图3为实施例5所得镨掺杂CdS量子点玻璃的TEM图。图4为实施例5～8所得镨掺杂CdS量子点玻璃的发射光谱对比图。具体实施方式下面结合附图和实施例进一步对本专利技术进行说明，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。实施例1一种CdS量子点玻璃，其制备方法包括以下步骤：1)以SiO2、Na2O、BaO、Al2O3、ZnO、ZnS、CdO为原料，其中Na2O由Na2CO3引入，BaO由BaCO3引入，各原料所占摩尔百分比数为：SiO254％，Na2O18.8％，BaO13.4％，Al2O35.8％，ZnO6％，ZnS1％，CdO1％，将称取的SiO2、Na2CO3、BaCO3、Al2O3、ZnO、ZnS、CdO原料在陶瓷研钵中充分研磨混合均匀，得到基质玻璃混合料，基质玻璃混合料加热至250-300℃保温2h，可有效降低Cd元素的挥发；2)将所得基质玻璃混合料置于坩埚中转移至1200℃的窑炉中，继续升温至1300℃保温1小时，得玻璃液，出料，将玻璃液倒入耐热模具中成型，并送入马弗炉中于420℃退火2小时，随炉冷却至室温，得到掺杂CdS钡硅酸盐玻璃；3)将所得CdS玻璃在550℃温度下热处理10h，冷却即得所述CdS量子点玻璃。实施例2一种CdS量子点玻璃，其制备方法包括以下步骤：1)以SiO2、Na2O、BaO、Al2O3、ZnO、ZnS、CdO为原料，其中Na2O由Na2CO3引入，BaO由BaCO3引入，各原料所占摩尔百分比数为：SiO252％，Na2O18.8％，BaO13.4％，Al2O35.8％，ZnO8％，ZnS1％，CdO1％，将称取的SiO2、Na2CO3、BaCO3、Al2O3、ZnO、ZnS、CdO原料在陶瓷研钵中充分研磨混合均匀，得基质玻璃混合料，基质玻璃混合料加热至250-300℃保温2h，可有效降低Cd元素的挥发；2)将所得基质玻璃混合料置于坩埚中转移至1200℃的窑炉中，继续升温至1300℃保温1小时，得玻璃液，出料，将玻璃液倒入耐热模具中成型，并送入马弗炉中于420℃退火2小时，随炉冷却至室温，得到掺杂CdS钡硅酸盐玻璃；3)将所得CdS玻璃在550℃温度下热处理10h，冷却即得所述CdS量子点玻璃。实施例3一种CdS量子点玻璃，其制备方法包括以下步骤：1)以SiO2、Na2O、BaO、Al2O3、ZnO、ZnS、CdO为原料，其中Na2O由Na2CO3引入，BaO由BaCO3引入，各原料所占摩尔百分比数为：SiO252％，Na2O16.8％，Ba本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镨掺杂CdS量子点玻璃，其特征在于，各原料及其所占摩尔百分比包括：SiO

【技术特征摘要】
1.一种镨掺杂CdS量子点玻璃，其特征在于，各原料及其所占摩尔百分比包括：SiO245-55％，Na2O10-20％，BaO7-15％，Al2O33-8％，ZnO7-14％，ZnS0.5-3％，CdO0.5-2％，Pr2O30.5-1.5％，各组分所占摩尔百分数之和为100％。2.根据权利要求1所述的镨掺杂CdS量子点玻璃，其特征在于，各原料及其所占摩尔百分比包括：SiO245-55％，Na2O10-20％，BaO7-15％，Al2O33-8％，ZnO8-9％，ZnS0.5-3％，CdO0.5-2％，Pr2O30.5-1.5％，各组分所占摩尔百分数之和为100％。3.根据权利要求1所述的镨掺杂CdS量子点玻璃，其特征在于，所述Na2O由Na2CO3引入，BaO由BaCO3引入。4.权利要求1或2所述镨掺杂CdS量子点玻璃的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)按比例称取SiO2、Na2O、BaO、Al2O3、ZnO、ZnS、CdO和Pr2O3，各原料所占摩尔百分比数为：SiO245-55％，Na2O10-20％，Ba...

【专利技术属性】
技术研发人员：田培静，张哲，朱时美，程金树，袁坚，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42