一种具有高效蓝光发射的透明玻璃陶瓷及制备方法技术

一种具有高效蓝光发射的透明玻璃陶瓷及制备方法，各组分及摩尔为SiO

Transparent glass ceramic with high efficiency blue light emission and preparation method

Transparent glass ceramic with high efficiency blue light emission and preparation method thereof, each component and mole is SiO

【技术实现步骤摘要】
一种具有高效蓝光发射的透明玻璃陶瓷及制备方法
本专利技术属于固体发光材料领域。
技术介绍
稀土离子的4f电子在不同能级之间的跃迁产生的丰富的吸收和发射光谱，使其在发光材料领域具有广泛的应用。Ce3+为最常用的激活剂，是典型的d→f跃迁，由于5d电子为外层电子，容易受到周围环境的影响，所以Ce3+的发光峰位不固定，取决于化学键与配体的极化率。包含有AB2O4尖晶石结构纳米晶的玻璃陶瓷则拥有良好的化学稳定性。MgGa2O4由于具有自激发蓝光发射及可应用于显示器的潜在性而受到越来越广泛地关注。此外，镓酸镁能很好地嵌入玻璃基质中，同时由于稀土离子半径与Ga3+半径接近和相同的电负性致使其能取代Ga3+离子的位置占据八个四面体和十六个八面体位置的Ga3+。尖晶石结构的MgGa2O4因其具有良好的耐火性、抗热冲击性，在升高温度过程中具有高的机械强度和良好的化学稳定性而被广泛应用于陶瓷、电子和催化材料中。基于此，稀土离子Ce3+掺杂镓酸盐的透明玻璃陶瓷具有广泛应用前景。
技术实现思路
本专利技术目的是提出一种具有高效蓝光发射的透明玻璃陶瓷及其制备方法，制备一种透明玻璃陶瓷，在还原气氛中热处理，通过操控基质中纳米晶实现蓝光发射，以此作为白光LED封装用材料。本专利技术是通过以下技术方案实现的。本专利技术所述的一种具有高效蓝光发射的透明玻璃陶瓷，各组分及其摩尔百分比（mol%）为SiO2：79-89%，MgO：5-10%，Ga2O3：5-10%，Ce：1%。本专利技术MgO和Ga2O3的引入，使得玻璃体系中生长出MgGa2O4的纳米晶。本专利技术所述的一种具有高效蓝光发射的透明玻璃陶瓷的制备方法，采用溶胶凝胶法+热处理工艺制备透明玻璃陶瓷，通过控制热处理温度控制纳米晶的生长，使作为发光中心的稀土离子固溶于析出的晶相中，包括如下步骤。（1）玻璃陶瓷配料的混合。按照配比称取原料，将Ga2O3，Ce2O3分别溶于稀硝酸溶液，加热并磁力搅拌下得到透明溶液，使其混合均匀，加入正硅酸乙酯、乙醇、去离子水，其中正硅酸乙酯:乙醇:去离子水=1:1:1（摩尔比），然后将溶解有MgCl2·6H2O的乙醇溶液加入到上述溶液中，所得混合溶液持续搅拌，得到均一的混合溶液，静置脱水形成固态凝胶。（2）玻璃陶瓷的烧结。将固态凝胶置于95%N2和5%H2的气氛管式炉中，热处理700℃-900℃烧结3小时，升温速率2.5oC/min，随炉冷却至室温。本专利技术所述的氧化物Ga2O3、氯化物MgCl2·6H2O为分析纯，稀土离子Ce3+选择纯度为99.99%的氧化物Ce2O3。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术的玻璃陶瓷制备工艺简单、成本低廉，无毒无污染，产物物化性能稳定，退火温度低；(2)本专利技术的玻璃陶瓷无需封装，易固定，易于器件化。（3）本专利技术制备了单掺Ce3+的透明玻璃陶瓷，此玻璃陶瓷具有高效稳定的发光，在紫外具有良好的吸收，有望广泛应用于白光LED器件。附图说明图1为实施例1-3中荧光材料样品的X射线衍射图。图2为实施例1-3中荧光材料样品在336纳米紫外激发下的发射光谱。图3为实施例1-3中荧光材料样品在336纳米紫外激发下的发射光谱色坐标。具体实施方式本专利技术将通过以下实施例作进一步说明。实施例1-3按如下步骤制备用稀土离子掺杂透明玻璃陶瓷。(a)原料的选取：该玻璃陶瓷的主要原料均为分析纯的氯化物MgCl2·6H2O，氧化物Ga2O3和有机试剂正硅酸乙酯、乙醇，稀土离子选择纯度为99.99%的Ce2O3。(b)玻璃陶瓷配合料的混合：精确地按照配比称取原料，按照配比称取原料，将Ga2O3，Ce2O3分别溶于稀硝酸溶液，加热并磁力搅拌下得到透明溶液，使其混合均匀，加入正硅酸乙酯、乙醇、去离子水，其中正硅酸乙酯：乙醇：去离子水：=1:1:1（摩尔比），其次将溶解有MgCl2·6H2O的乙醇溶液加入到上述溶液中，所得混合溶液持续搅拌，得到均一的混合溶液，静置脱水形成固态凝胶。（2）玻璃陶瓷的烧结将固态凝胶至于气氛（95%N2+5%H2）管式炉中，热处理700oC-900oC烧结3小时，升温速率2.5oC/min，随炉冷却至室温。实施例1。按照摩尔百分比（mol%）为SiO：89%，MgO：5%，Ga2O3：5%，Ce3+:1%的比例称取原料共11.13g。各原料质量如表1所示，该实施例温度为700oC。X射线衍射结果（如图1所示）表明样品为典型的玻璃态结构。经过研磨成粉末，用F-4600荧光分光光度计测量其室温发射谱（如图2所示）。在336纳米近紫外光激发下，检测到Ce3+：5d-4f较强的发射。其发射谱色坐标位置为x=0.16y=0.0548，如图3（a），位置位于蓝光区域，肉眼观察到玻璃陶瓷发出蓝光。表1实施例1的玻璃组成原料MgCl·6H2OGa2O3正硅酸四乙酯Ce2O3实施例10.54110.4999100.0875实施例2。按照摩尔百分比（mol%）为SiO：79%，MgO：10%，Ga2O3：10%，Ce3+:1%的比例称取原料，将热处理温度设置为800oC。X射线衍射结果（如图1所示）表明样品开始出现MgGa2O4尖晶石纳米晶。用F-4600荧光分光光度计测量其室温发射谱（如图2所示）在336纳米近紫外光激发下，探测到Ce3+：5d-4f的发射，其发射谱色坐标位置为x=0.1603y=0.0689，如图3（b），位置位于蓝光区域。肉眼观察到玻璃陶瓷发出强的蓝光。实施例3。按照摩尔百分比（mol%）为SiO：79%，MgO：10%，Ga2O3：10%，Ce3+:1%的比例称取原料，将热处理温度设置为900oC。X射线衍射结果（如图1所示）表明样品开始出现MgGa2O4尖晶石纳米晶。用F-4600荧光分光光度计测量其室温发射谱（如图2所示）在336纳米近紫外光激发下，探测到Ce3+：5d-4f的发射，其发射谱色坐标位置为x=0.1597y=0.0851，如图3（c），位置位于蓝光区域。肉眼观察到玻璃陶瓷发出蓝光。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有高效蓝光发射的透明玻璃陶瓷，其特征是各组分及其摩尔百分比为：SiO

【技术特征摘要】
1.一种具有高效蓝光发射的透明玻璃陶瓷，其特征是各组分及其摩尔百分比为：SiO2：78-93%，MgO：2.5-10.5%，Ga2O3：2.5-10.5%，Ce：1-2%。2.权利要求1所述的具有高效蓝光发射的透明玻璃陶瓷的制备方法，其特征是包括如下步骤：（1）玻璃陶瓷配料的混合：按照配比称取原料，将Ga2O3、Ce2O3分别溶于稀硝酸溶液，加热并磁力搅拌下得到透明溶液，使...

【专利技术属性】
技术研发人员：于立新，满孝琴，李宋楚，钟检林，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：江西,36