一种掺钐离子的转光玻璃及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种掺钐离子的转光玻璃及其制备方法。该转光玻璃以普通硅酸盐或硼硅酸盐为基质，以稀土Ｓｍ↑［３＋］为激活离子，以稀土离子和金属离子中的一种或两种为敏化剂；其组成为玻璃基质粉、ｙＲｅ↓［２］Ｏ↓［ｂ］和ｘＳｍ↓［２］Ｏ↓［３］，其中，以摩尔份数计，ｘ为０．２～１．５，ｙ为０～２。其制造方法是按照玻璃粉末与激活离子、敏化剂的摩尔百分比称取各原料，混合均匀后，使用传统的坩埚浇注方法或者浮法工艺进行玻璃熔制、澄清；再把玻璃液浇注成型，在４５０～６５０℃下退火直至室温。该转光玻璃能将紫外光转成红光，促进植物光合作用。

Light converting glass doped with samarium ion and preparation method thereof

The invention discloses a light conversion glass doped with samarium ion and a preparation method thereof. The light conversion glass with ordinary silicate or borosilicate matrix, with Sm = 3 + rare earth was activated ion, with rare earth ions and metal ions in one or two as sensitizer; the composition of glass matrix powder, yRe: 2 O: B and xSm: 2 O: 3, the number of copies, according to Moore, X is 0.2 ~ 1.5, 0 ~ 2 y. The manufacturing method is in accordance with the glass powder and active ion, sensitizer mole percent of the raw materials are weighed, mixed evenly, pouring crucible using traditional method or float glass melting process, the liquid clarification; glass casting in 450 ~ 650 degrees straight to the room temperature under fire. The transition glass converts ultraviolet light into red light to promote plant photosynthesis.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种掺钐离子的转光玻璃，具体是指一种把太阳光中的紫外光转换成有利于植物生长的红光的农用转光玻璃。
技术介绍
近年来，各种转光膜在农业上得到了广泛的应用，转光膜的主要作用有两个方面一是把日光中的紫外线转化成能被植物利用的红橙光，从而更有利于植物叶绿素吸收，使光能利用率提高，促进植物油脂早熟，增产增收；二是增温调温。中国专利技术专利CN1105040A，CN1122814A，CN1132219A公开了稀土铕有机配合物在农膜中的应用，这些专利都是粉末发光材料以及添加了这些粉末材料的有机高分子薄膜，但有机配合物的荧光衰减很快而且这种农膜后加工性能较差，易造成环境污染，不利于社会发展的需要；中国专利技术专利CN1332126A公开了以稀土铕离子为激活剂、以硼酸盐玻璃为载体的农用转光材料，但实现其转换效能的硼酸盐玻璃化学稳定性差且成本高，影响了其在实际中的应用。另外，上述现有的农用转光材料均以铕离子为激活剂、其在红橙光的中心波长为601nm，越来越多的农用实验表明Eu(III)配合物的荧光发射光谱与叶绿素的吸收光谱明显不能吻合，叶绿素对Eu(III)配合物转换光的吸收少，植物光合作用对转换光的利用率低，Eu(III)在农业中的应用受到了限制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术转光材料的荧光发射光谱与农作物叶绿素吸收不相吻合，后加工性能差，化学稳定性差的缺点，提供一种能有效的将近紫外光转换成有利于植物吸收的红橙光的掺钐离子的转光玻璃。本专利技术的另一目的在于提供上述掺钐离子的转光玻璃的制备方法。本专利技术的目的通过下述技术方案实现一种掺钐离子的转光玻璃，以普通硅酸盐或硼硅酸盐为基质，以稀土Sm3+为激活离子，以稀土离子和金属离子中的一种或两种为敏化剂；其组成为玻璃基质粉、yReaOb和xSm2O3，其中，以摩尔份数计，x为0.2～1.5，y为0～2；Re为金属离子或/和稀土离子，所述金属离子包括Mn2+和Bi3+；所述稀土离子包括Ce3+、Eu3+、Yb3+、Pr3+、La3+、Nd3+、Gd3+、Tm3+、Ho3+和Y3+；所述b为1或3。所述掺钐离子的转光玻璃的激发波长在250～420nm，发射波长在560～750nm。掺钐离子的转光玻璃的制备方法，包括如下步骤和工艺条件(1)按照玻璃粉末与激活离子、敏化剂的摩尔百分比称取各组分的碳酸盐或氧化物作为原料；(2)将上述原料混合均匀后，使用传统的坩埚浇注方法或者浮法工艺进行玻璃熔制、澄清；(3)将澄清后的玻璃液浇注成型，在450～650℃下退火直至室温。为了更好得实现本专利技术，所述转光玻璃在熔制过程中在弱还原气氛下进行。本专利技术的掺钐离子的转光玻璃可以直接制造成各种形式的玻璃，用于建造各种类型的农用设施。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果(1)该专利技术制备的转光玻璃的发射波长在560～750nm，更有效于植物叶绿素吸收，促进增产增收；(2)基质材料稳定性好，成本低，可以使用十年以上，而且可以后加工重新利用，更有利于环保；(3)现有的大规模的温室大棚都是由玻璃做成，适用面极广。附图说明图1是实施例1制备的转光玻璃A的激发光谱图；图中实线为Em＝601nm，虚线为Em＝647nm。图2是实施例1制备的转光玻璃样品A的发射光谱图，其激发波长为402nm。图3实施例2和实施例3制备的转光玻璃璃样品B、C的发射光谱图，激发波长为339nm。其中实线是样品B掺Ce的发射光谱；虚线是样品C双掺Ce/Sm的发射光谱。图4实施例4制备的转光玻璃样品D的发射光谱图，激发波长为408nm。具体实施例方式下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。实施例1按照摩尔份数计的下列组分71SiO2、13.5Na2O、10CaO、3MgO、0.5Al2O3、1.5K2O、0.5Sm2O3，分别称取SiO234.67g、Na2CO311.62g、CaCO38.12g、MgO0.98g、Al2O30.41g、K2CO31.67g、Sm2O31.41g，将上述原料研磨均匀后，放入坩埚中于1550℃熔制1.5小时，待玻璃澄清后在250℃模具中成型，然后放入600℃的马弗炉中以3℃/min退火至室温，获得掺钐离子的转光玻璃，将所述样品抛光后得转光玻璃样品A，其样品测量、数据分析情况如下。图1是本实施例制备的掺钐离子的转光玻璃激发光谱，图1中的实线为波长为601nm的激发光谱，虚线为波长为647nm的激发光谱；图2是本实施例制备的掺钐离子的转光玻璃发射光谱。如图1所示，本实施例制备的掺钐离子的转光玻璃有效吸收紫外光，波长范围为350～420nm。如图2所示，本实施例制备的掺钐离子的转光玻璃能有效将紫外光转换成红光，其中心波长为601nm、647nm。实施例2按照摩尔份数计的下列组分71.5SiO2、12 B2O3、10Na2O、5BaO、1La2O3、0.5Sm2O3，分别称取SiO230.60g，H3B2O36.20g、Na2CO37.54g、Ba2CO37.02g、La2O32.31g、Sm2O31.24g，将上述原料研磨均匀后，放入坩埚中，在通入氢气的弱还原气氛下1480℃熔制2.5小时，待玻璃澄清后在200℃模具中成型，然后放入600℃的马弗炉中以3℃/min退火至室温，获得掺钐离子的转光玻璃，抛光后，得到玻璃样品B。玻璃样品B在339nm激发下发射光谱如图3实线所示，从图3可见实施例2制备的掺钐离子的转光玻璃能有效将紫外光转换成红光，其中心波长为601nm、647nm。实施例3按照摩尔份数计的下列组分71SiO2、12B2O3、10Na2O、5BaO、1La2O3、0.5CeO2、0.5Sm2O3，分别称取SiO230.15g，H3B2O36.15g、Na2CO37.48g、Ba2CO36.96g、La2O32.29g、Ce2O30.6g、Sm2O31.23g，将上述原料研磨均匀后，放入坩埚中，在通入二氧化硫气体的弱还原气氛下1480℃熔制2.5小时，待玻璃澄清后在250℃模具中成型，然后放入540℃的马弗炉中以3℃/min退火至室温，获得掺钐离子的转光玻璃，抛光后，得到玻璃样品C。玻璃样品C在339nm激发下发射光谱如图3虚线所示，从图3可见实施例3制备的掺钐离子的转光玻璃能有效将紫外光转换成红光，其中心波长为601nm、647nm。由图3还可以看出，加入Ce3+后此专利技术的转光玻璃将紫外光转换成红光能力大大加强。实施例4按照摩尔份数计的下列组分69.64SiO2、10ZnO、14Na2O、Al2O3、5K2O、0.06MnO、0.3Sm2O3，分别称取SiO231.98g，ZnO6.2g、Na2CO311.3g、Al2O30.77g、K2CO35.25g、MnCO30.04g、Sm2O30.79g，将上述原料研磨均匀后，放入坩埚中，在加入碳粉的弱还原气氛下1600℃熔制2小时，待玻璃澄清后在320℃模具中成型，然后放入600℃的马弗炉中以3℃/min退火至室温，获得掺钐离子的转光玻璃，抛光后，得到玻璃样品D。玻璃样品D在408nm激发下发射光谱如图4所示。从图4可见实施例4制备的掺钐离子的转光玻璃能有效将紫外光转换成红本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种掺钐离子的转光玻璃，其特征在于：以普通硅酸盐或硼硅酸盐为基质，以稀土Ｓｍ↑［３＋］为激活离子，以稀土离子和金属离子中的一种或两种为敏化剂；其组成为玻璃基质粉、ｙＲｅ↓［２］Ｏ↓［ｂ］和ｘＳｍ↓［２］Ｏ↓［３］，其中，以摩尔份数计，ｘ为０．２～１．５，ｙ为０～２；Ｒｅ为金属离子或／和稀土离子，所述金属离子包括：Ｍｎ↑［２＋］和Ｂｉ↑［３＋］；所述稀土离子包括Ｃｅ↑［３＋］、Ｅｕ↑［３＋］、Ｙｂ↑［３＋］、Ｐｒ↑［３＋］、Ｌａ↑［３＋］、Ｎｄ↑［３＋］、Ｇｄ↑［３＋］、Ｔｍ↑［３＋］、Ｈｏ↑［３＋］和Ｙ↑［３＋］；所述ｂ为１或３。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨中民，刘粤惠，魏新姣，陈东丹，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]