本发明专利技术公开一种稀土掺杂氟氧锗酸盐微晶玻璃及其制备方法，属于发光材料技术领域。该微晶玻璃的摩尔百分比组成范围为：GeO2：39~55%，ZnO：5~15%，AlF3：5~15%，BaF2：10~25%，Na2O：1~10%，NaF：1~20%，RF3(R：为稀土元素)：0.5~5%。其制备方法是先使用熔融淬冷法制备出氟氧锗酸盐玻璃，然后通过热处理工艺对基质玻璃做微晶化处理得到透明氟氧锗酸盐微晶玻璃；所制得的氟氧锗酸盐微晶玻璃在近红外至可见光范围具有良好透光性，稀土离子的上转换发光得到显著增强；本发明专利技术制备的稀土掺杂含NaBaAlF6纳米晶的氟氧锗酸盐微晶玻璃制备方法简单，环保安全性高，生产成本较低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，特别涉及一种稀土掺杂含氟化物纳米晶的微晶玻璃上转换发光材料及其制备方法，属于发光材料
技术介绍
稀土掺杂频率转换发光技术在固态激光、数据存储、通用照明、三维立体显示、显微成像、传感技术、太阳能电池、防伪技术和军事对抗等领域具有巨大的潜在应用价值，因此，国内外对稀土掺杂发光材料已经进行了广泛研宄。研宄结果表明，对稀土所掺杂基质玻璃进行热处理，玻璃内部出现晶相后，稀土离子会优先在析出晶相内部富集，可以大大提高稀土离子的频率转换发光效率。基于此，稀土掺杂氟氧化物微晶玻璃在可见光至近红外波长范围内的上转换发光得到了大量的研宄，并取得了丰富的有意义成果。然而，氟氧化物微晶玻璃的制备一般需要氟化铅和氟化镉等剧毒化合物作为成核剂，从环保角度考虑，这严重限制了它的实际应用。因此，人们开发出了含碱土金属氟化物和重金属氟化物钠盐纳米晶的微晶玻璃，以解决上述环保问题。另外，氟氧锗酸盐玻璃结合了锗酸盐玻璃和氟化物晶体的优点，最大声子能量低，在近红外至可见光波长范围内具有良好的透光性，使该组分玻璃成为激光等应用领域的热门候选材料。目前，国内昆明理工大学的胡曰博等人已经报到了 Tm37Er37Yb3+三掺含BaF2纳米晶相的氟氧锗酸盐微晶玻璃材料。另外，中国计量学院的徐时清等人报到了包含β -NaGdF4:Er 3+纳米晶相的氟氧硅酸盐微晶玻璃。然而，在稀土掺杂氟氧锗酸盐玻璃中析出碱土金属氟化物钠盐纳米晶相的研宄尚未见诸报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种透明的稀土掺杂氟氧化物微晶玻璃，该微晶玻璃具有优良的热稳定性和安全环保性，在可见光至近红外波长范围内具有良好的透光性，而且稀土离子发光强度得到了很大提高；该稀土掺杂玻璃频率转换发光材料由以下原料制得，各原料及摩尔百分比为:Ge02 39-55 mo I %, ZnO 5-15 mo I %，A1F3 5-15 mo I %, BaF2 10-25 mo I%，Na2O 1-10 mo I %，NaF 1-20 mo I %，RF3 0.5-5 mo I %，其中 R 为稀土元素 Yb、Er、Tm、Nb、Ho、Tb中的一种或几种。本专利技术的另一目的在于提供上述稀土掺杂氟氧锗酸盐微晶玻璃的制备方法，具体包括如下步骤: (1)将原料充分混合后置于带盖的坩祸中，在1350?1450°C下熔制30?60min，使原料熔制成玻璃熔液，将玻璃熔液快速浇铸到已经预热到300?400°C的不锈钢模板上，成型后在低于玻璃转变温度20?50°C下保温4?8 h进行退火并自然冷却至室温，得到含稀土离子的玻璃，并将所制得的玻璃进行切、磨和抛光处理； (2)将步骤(I)制备得到的含稀土离子的玻璃进行差热分析，根据差热分析实验将制得的含稀土离子的玻璃置于退火炉中在T~T-50°C范围内进行热处理15~60 min，其中T为第二析晶峰温度，高温取出即得到稀土掺杂含NaBaAlF6m米晶的透明氟氧锗酸盐微晶玻璃。本专利技术的有益效果为: (1)本专利技术制备的稀土掺杂含NaBaAlF6纳米晶的氟氧锗酸盐微晶玻璃发光性能良好，经实验证明，热处理后的微晶玻璃比基质玻璃的上转换发光强度显著提高； (2)本专利技术制备的稀土掺杂含NaBaAlF6纳米晶的氟氧锗酸盐微晶玻璃在近红外至可见光波长范围内具有良好的透光性； (3)本专利技术制备的稀土掺杂含NaBaAlF6纳米晶的氟氧锗酸盐微晶玻璃制备方法简单，环保安全性高，生产成本较低。【附图说明】图1为实施例2中掺杂于氟氧锗酸盐前驱体玻璃和含NaBaAlF6m米晶氟氧锗酸盐微晶玻璃中Er3+离子的上转换发光光谱对比图。【具体实施方式】下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步说明，但本专利技术的保护范围并不限于所述内容。实施例1按组成 39Ge02.20BaF2.1Zn0.1AlF3.1Na20.1NaF.0.2ErF3.0.3TmFs.0.5YbF3(mol%)称取总质量 10 克所需的 GeO2, BaF2' ZnO, AlF3' Na2C03、NaF、ErF3' TmF3和 YbF 3粉末原料，充分混合后装入带盖的坩祸中置于1450°C下熔制60min，然后将玻璃熔液快速浇铸到已经预热到400°C的不锈钢模板上，成型后在低于玻璃转变温度20°C的温度下保温4 h，自然降温至室温，得到含稀土离子的玻璃，并将所制得的玻璃进行切、磨和抛光处理；将所制得的玻璃在低于第二析晶峰温度50°C下热处理60 min,自然冷却至室温，即得到含NaBaAlF6纳米晶的稀土掺杂微晶玻璃。实施例2按组成 43.5Ge02.25BaF2.5Zn0.5A1F3.INa20.20NaF.0.5ErF3 (mol%)称取总质量10克所需的Ge02、BaF2, ZnO, A1F3、Na2CO3, NaF和ErF3粉末原料，充分混合后装入带盖的坩祸中置于1350°C下熔制45min，然后将玻璃熔液快速浇铸到已经预热到300°C的不锈钢模板上，成型后在低于玻璃转变温度50°C的温度下保温8 h，自然降温至室温，得到含稀土离子的玻璃，并将所制得的玻璃进行切、磨和抛光处理；将所制得的玻璃在第二析晶峰温度下热处理15min，自然冷却至室温，即得到含NaBaAlF6m米晶的稀土掺杂微晶玻璃。本实施例2中Er3+掺杂氟氧锗酸盐玻璃和含NaBaAlF 6纳米晶氟氧锗酸盐微晶玻璃的上转换发光光谱如图1所示；从图中可以看出，与基质玻璃中Er3+的上转换发光相比，本实施例中微晶玻璃所掺杂Er3+的上转换发光强度得到显著增强。实施例3按组成 55Ge02.1BaF2.15Zn0.15A1F3.5Na20.5NaF.0.2ErF3.0.8TbF3 *4YbF3 (mol%)称取总质量 10 克所需的 Ge02、BaF2, ZnO, A1F3、Na2CO3, NaF、ErF3, TbFjP YbF 3粉末原料，充分混合后装入带盖的坩祸中置于1400°C下熔制30 min，然后将玻璃熔液快速浇铸到已经预热到350°C的不锈钢模板上，成型后在低于第二析晶峰温度30°C的温度下保温5 h，自然降温至室温，得到含稀土离子的玻璃，并将所制得的玻璃进行切、磨和抛光处理；将所制得的玻璃在低于玻璃析晶温度30°C下热处理30 min,自然冷却至室温，即得到含NaBaAlF6纳米晶的稀土掺杂微晶玻璃。实施例4按组成 48.5Ge02.15BaF2.12Zn0.1AlF3.1Na20.INaF.0.5NbF3.IHoF3.2YbF3(mol%)称取总质量 10 克所需的 Ge02、BaF2, ZnO, A1F3、Na2C03、NaF、NbF3, HoF3和 YbF 3粉末原料，充分混合后装入带盖的坩祸中置于1380°C下熔制40 min，然后将玻璃熔液快速浇铸到已经预热到380°C的不锈钢模板上，成型后在低于第二析晶峰温度40°C的温度下保温6 h，自然降温至室温，得到含稀土离子的玻璃，并将所制得的玻璃进行切、磨和抛光处理；将所制得的玻璃在低于玻璃析晶温度40°C下热处理45 min,自然冷却至室温，即得到含NaBaAlF6纳米晶的稀土掺杂微晶玻璃。【主权项】1.一种稀土掺杂氟氧锗酸盐微晶玻璃，其特征在于:该本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种稀土掺杂氟氧锗酸盐微晶玻璃，其特征在于：该稀土掺杂玻璃频率转换发光材料由以下原料制得，各原料及摩尔百分比为：GeO2 39~55 mol %，ZnO 5~15 mol %，AlF3 5~15 mol %，BaF2 10~25 mol %，Na2O 1~10 mol %，NaF1~20 mol %，RF3 0.5~5 mol %，其中R为稀土元素Yb、Er、Tm、Nb、Ho、Tb中的一种或几种。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：胡曰博，高源，邱建备，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53
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