一种掺铒含氟化钇钡纳米晶的透明氟氧化物玻璃陶瓷及其制备方法技术

一种掺铒含氟化钇钡纳米晶的透明玻璃陶瓷及其制备方法，涉及发光材料领域。该玻璃陶瓷组分为（摩尔比）：４０ＳｉＯ↓［２］－２５Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］－ｘＢａＣＯ↓［３］－１０ＹＦ↓［３］－ｙＢａＦ↓［２］－ｚＥｒＦ↓［３］（ｘ＝５～２０，ｚ＝０．１～３．０，ｙ＝２５－ｘ－ｚ）。采用熔体急冷法制备，采用ＳｉＯ↓［２］、Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］、ＢａＣＯ↓［３］、ＹＦ↓［３］、ＢａＦ↓［２］和ＥｒＦ↓［３］粉体作为原料，混合均匀后加热到１３００－１６００℃并保温１－４小时，而后，将融熔液制得玻璃体；该玻璃体经退火消除内应力后，继续加热至６５０－８００℃并保温１－１０小时，得到的纳米晶具有极大的铒离子固溶度。该玻璃陶瓷通过调整热处理温度，在红外光激发下，大幅度提高了上转换发光强度。

Transparent Oxyfluoride Glass ceramic doped with yttrium fluoride barium nanocrystals and preparation method thereof

The invention relates to a transparent glass ceramic with erbium doped yttrium fluoride barium nanocrystals and a preparation method thereof, relating to the field of luminescent materials. The glass ceramics were divided into (molar ratio): 40SiO: 2 25Al: 2 O: 3 xBaCO: 3 10YF: 3 yBaF: 2 zErF: 3 ~ 20 (x = 5, z = 0.1 ~ 3, y = 25 - X - Z). By melt quenching method, using SiO: 2, Al: 2 O: 3, BaCO: 3, YF: 3, BaF: 2 and ErF: 3 powder as raw material, mixing and heating to 1300 to 1600 DEG C and insulation 1 - 4 hours, and then the molten liquid prepared by annealing the glass; vitreous body to eliminate internal stress, continue heating to 650 to 800 DEG C and incubated for 1 hours to 10 hours, the nanocrystalline obtained has great solubility of erbium ions. By adjusting the heat treatment temperature, the glass ceramics can greatly increase the up conversion luminous intensity under the excitation of infrared light.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发光材料领域，尤其是涉及一种掺铒含氟化钇钡纳米晶的透明 氟氧化物玻璃陶瓷及其制备。
技术介绍
近年来，氟化钇钡作为一种高效的上转换基质材料引起了广泛的关注，研 究表明氟化铒和氟化镱双掺的氟化钇钡单晶材料的上转化强度是氟化镧荧光材料的8倍，其绿光上转化效率可以达到磷化镓半导体激光器的水平(参考H.丄 Guggenheim, Appl. Phys. Lett. 15(1969) 51)。良好的光学性能使得氟化钇 钡单晶材料在固体激光器领域有广泛的用途，但是其单晶材料的制备工艺复杂， 成本较高，因而开发其合适的替代材料意义重大。玻璃陶瓷是玻璃相和微晶组 成的块体材料，可通过玻璃相在热处理时发生部分晶化而制得。1晶化相均匀 分布于玻璃基体中，且晶粒尺度远低于入射光波长而达纳米量级时，便可获得 透明玻璃陶瓷。本专利技术采用熔体急冷法及后续热处理技术，竹次制备出了掺Er'' 含BaYFs纳米晶的透明玻璃陶瓷，该纳米晶具有极大的E,固溶度和良好的匕转换发光特性。本专利技术还通过调整热处理温度，大幅度提高rt转换发光强度。
技术实现思路
本专利技术提出了一种掺铒含氟化钇钡纳米晶玻璃陶瓷的组分及其制备工艺， 目的在于制备出结构稳定、可用于实现可见光高效上转换发射的透明玻璃陶瓷。本专利技术的透明玻璃陶瓷组分为(摩尔比) 40SiO2—25Al203—xBaC03—10YF:「yBaF2—zErF:s(x:5 20， z二O. 1 3.0， y=25-x-z)。本专利技术采用如下制备工艺将粉体原料按照一定组分配比研磨均匀后置于 坩埚中，于电阻炉中加热到1300-160(TC后保温1-4小时，然后，将玻璃熔液快速倒入预热的铜模中成形；将获得的玻璃放入电阻炉中退火以消除内应力；退 火后的玻璃继续在650-80(TC加热保温1-10小时后使之发生部分晶化，便得到 粉红色的透明玻璃陶瓷。粉末X射线衍射和透射电镜观察表明，晶化相是BaYF、 纳米晶，且Er3+离子进入纳米晶中形成固溶体。FLS920荧光光谱仪测量结果表明，采用以上设计组分与制备工艺获得的玻 璃陶瓷具有红外(976nm)激发绿光(525， 540nm)和红光(660歷)发射的性 能；此外，通过调整热处理温度，进而改变晶粒尺度，实现了上转换荧光强度 的大幅度提高。本专利技术工艺简单，可以低成本地获得高效的可见光上转换块体材料，该材 料在固体激光器和光显示器件上具有重要的应用前景。具体实施方式实例l:将分析纯的Si02、 A1A、 BaCCU YF,、 BaF2和纯度为99. 99%的ErF>, 粉体，按1.0ErF:,:術02: 25Al20;i: 15BaC0" IOYF:': 10BaF:,(摩尔比)的配比 精确称量并混合；在玛瑙研钵中研磨半小时使其成为均匀的粉体，而后置于铂 金坩埚中，在程控高温箱式电阻炉中加热到145(TC后保温1小时。然后，将融 熔液快速倒入30(TC预热的铜模中成形；获得的玻璃再放入电阻炉中，于50(rc 退火2小时后随炉冷却以消除内应力；退火后的玻璃继续加热至68(TC并保温2 小时，即得到粉红色的、掺杂1.0% E,离子的透明玻璃陶瓷。样品经过表面抛 光处理，用FLS920荧光光谱仪测量可观测到红、绿光上转换发光信号。实例2:将分析纯的Si02、 Al20:i、 BaCO:,、 YF:i、 BaR和纯度为99. 99%的ErF, 粉体，按1.0ErF:" 40Si02: 25A120:!: 15BaC0:" IOYF:,: 10BaF:」(摩尔比)的配比 精确称量并混合；经过与实例1相同的制备和退火过程后，在72(TC保温2小时， 得到具有纳米复合结构的透明玻璃陶瓷。样品经过抛光处理，用FLS920荧光谱仪测量得到的红、绿光上转换发光总强度比实例1提高了近25倍。实例3:将分析纯的Si02、 A1A、 BaC03、 YF:i、 Ba&和纯度为99. 99%的ErF:, 粉体，按1.0ErF:,: 40Si02: 25A120:,: 15BaC0:" 10YF" 10BaF;(摩尔比)的配比 精确称量并混合；经过与实例1相同的制备和退火过程后，在75(TC保温2小时， 得到具有纳米复合结构的透明玻璃陶瓷。样品经过抛光处理，用FLS920荧光光 谱仪测量得到的红、绿光上转换发光总强度比实例1提高了近66倍。权利要求1. 一种掺铒含氟化钇钡纳米晶的透明氟氧化物玻璃陶瓷，其特征在于该玻璃陶瓷组分为(摩尔比)40SiO2-25Al2O3-xBaCO3-10YF3-yBaF2-zErF3，其中x＝5～20，z＝0.1～3.0，y＝25-x-z。2. -种权利要求1的玻璃陶瓷的制备方法，其特征在于采用熔体急冷法制备， 且得到的纳米晶具有极大的铒离子固溶度。3. 如权利要求2所述的制备方法，其特征在于采用Si02、 A1203、 BaC03、 YF3、 BaF2和ErF3粉体作为原料，混合均匀后加热到1300-160CTC并保温M 小时，而后，将融熔液制得玻璃体；该玻璃体经退火消除内应力后，继续加 热至650-800。C并保温1-10小时。全文摘要一种掺铒含氟化钇钡纳米晶的透明玻璃陶瓷及其制备方法，涉及发光材料领域。该玻璃陶瓷组分为(摩尔比)40SiO₂-25Al₂O₃-xBaCO₃-10YF₃-yBaF₂-zErF₃(x＝5～20，z＝0.1～3.0，y＝25-x-z)。采用熔体急冷法制备，采用SiO₂、Al₂O₃、BaCO₃、YF₃、BaF₂和ErF₃粉体作为原料，混合均匀后加热到1300-1600℃并保温1-4小时，而后，将融熔液制得玻璃体；该玻璃体经退火消除内应力后，继续加热至650-800℃并保温1-10小时，得到的纳米晶具有极大的铒离子固溶度。该玻璃陶瓷通过调整热处理温度，在红外光激发下，大幅度提高了上转换发光强度。文档编号C03C10/00GK101209898SQ200610135388公开日2008年7月2日 申请日期2006年12月27日 优先权日2006年12月27日专利技术者余运龙, 锋 刘, 王元生, 陈大钦, 恩 马 申请人:中国科学院福建物质结构研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种掺铒含氟化钇钡纳米晶的透明氟氧化物玻璃陶瓷，其特征在于：该玻璃陶瓷组分为（摩尔比）：４０ＳｉＯ↓［２］－２５Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］－ｘＢａＣＯ↓［３］－１０ＹＦ↓［３］－ｙＢａＦ↓［２］－ｚＥｒＦ↓［３］，其中ｘ＝５～２０，ｚ＝０．１～３．０，ｙ＝２５－ｘ－ｚ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘锋，王元生，陈大钦，余运龙，马恩，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：35[中国|福建]