一种含铕离子自还原能力的发光透明玻璃及其制备方法技术

一种含铕离子自还原能力的发光玻璃及其制备方法，属于稀土发光材料技术领域。本发明专利技术的方法是采用BaZnSiO4玻璃基质，在空气气氛下利用高温熔融法还原三价铕，包括以下重量份原料：BaCO3 57.92份、ZnO 23.91份、SiO2 17.65份、Eu2O3 0.52‑2.6份、熔融剂10‑15份、晶核剂0.68‑4.08份、玻璃澄清剂1.18份。与其他还原方法相比，不需要特殊保护气氛，设备要求低，操作简单，还原效果明显，降低原料和设备投资，绿色环保。制得的发光玻璃，在285nm‑350nm紫外光激发下，出现Eu

A transparent transparent glass containing the self reduction capacity of europium ions and its preparation method

A kind of luminescent glass containing the self reducing capacity of europium ions and a preparation method are provided, which belong to the technical field of rare earth luminescent materials. The method of the invention is the use of BaZnSiO4 glass substrate by high temperature melting reduction of trivalent europium in the atmosphere, including the weight of raw materials: BaCO3 57.92, ZnO 23.91, SiO2 17.65, Eu2O3 0.52 2.6 copies, 15 copies, 10 melting agent nucleating agent 0.68 4.08 1.18, glass clarifier. Compared with other reduction methods, there is no need for special protection atmospheres, low equipment requirements, simple operation, obvious reduction effect, reduced investment in raw materials and equipment, and green environmental protection. The prepared luminescent glass, in the 285nm 350nm excitation Eu

【技术实现步骤摘要】
一种含铕离子自还原能力的发光透明玻璃及其制备方法
本专利技术涉及一种含铕离子自还原能力的发光透明玻璃及其制备方法，属于稀土发光材料领域。
技术介绍
目前为止，白光发光二极管（即LED）在生活中的应用愈加广泛，相比于传统的白炽灯和荧光灯，具有高亮度、能耗少、结构紧、灵敏高和环保等优点。目前商用的白光LED是由蓝光LED芯片与黄色荧光粉组合而成。也有一种方法是以紫外光激发均匀混合蓝色、绿色、红色的荧光粉，使其激发出一定比例的三原色进行混光而输出白光，在这种方法中，Eu2+离子掺杂荧光粉是一种重要的蓝色荧光材料。现有荧光粉涂覆LED芯片存在显色性较差，封装工艺复杂并且用于封装的环氧树脂容易老化等技术不足，相较而言玻璃的化学稳定性好，用稀土掺杂发光玻璃来代替荧光粉可大幅减低荧光粉的光衰现象，并对白光LED的光效和寿命有提高。
技术实现思路
基于此，本专利技术要解决上述稀土发光材料在技术上的不足，有必要提供用Eu2+离子掺杂玻璃代替蓝色荧光粉来制作白光LED的封装外壳，不仅可以吸收紫外线，避免紫外污染，且可将紫外线转化成有用的可见光。本专利技术为解决其技术问题提供的技术方案是，一种含铕离子自还原能力的发光透明玻璃及其制备方法，包括以下步骤：1）按照重量比例，称取以下重量份的原料：BaCO357.92份、ZnO23.91份、SiO217.65份、Eu2O30.52-2.6份、玻璃助熔剂10-15份、晶核剂0.68-4.08份、玻璃澄清剂1.18份。所述玻璃助熔剂优选硼酸；晶核剂优选磷酸盐、氟化物，更优选磷酸二氢铵；玻璃澄清剂优选硫酸盐，更优选硫酸钠。将称取的原料在室温下于玛瑙研钵中研磨30min，混合均匀后得到玻璃前驱体备用。2）将步骤1）中的前驱体放入刚玉坩埚中，将前驱体连同坩埚置于硅钼炉中，于1400℃保温2h，待其熔融均化成玻璃液。玻璃液取出后倒入石墨模具成型，再移入预热好的电阻炉中，以600℃退火30min，自然冷却至室温，得到组分为BaZnSiO4:x(Eu3++Eu2+):yB2O3:zP2O5:0.028Na2SO4的玻样，其中x=0.01-0.05，y=0.55-0.83，z=0.01-0.06。3）将步骤2）中得到的玻样进行切割打磨，并测试其发光性能。步骤2）中硅钼炉温度制度为：自室温起，以10℃/min速率升温至1000℃，再以5℃/min速率升温至1400℃，保温2小时。电阻炉中温度制度为：自室温起，以5℃/min速率升温至600℃，保温0.5小时。步骤3）中为方便研究，将玻样经过研磨为粉末后再测试其发光性能，测试仪器为荧光分光光度计（型号：日本HITACHIF-4500）。与现有技术相比，本专利技术至少存在以下有益效果：1）本专利技术采用高温熔融法一步制备掺铕硅酸盐透明发光玻璃材料，无须事先将荧光粉与玻璃粉混合，通过加入硼酸降低玻璃熔融温度，加入硫酸钠作为玻璃澄清剂和消泡剂，得到了制作工艺简单，熔点低，质地均匀，可见光透光率高于90%的稀土发光玻璃。2）本专利技术制备的荧光玻璃全程无须提供还原氛围，在单一基质（BaZnSiO4）中即可实现三价铕离子的自还原，且还原程度高，发光性能优异。3）本专利技术制备的荧光玻璃在不同激发波长下可实现由品红到蓝色发射光的细致调控。附图说明图1是本专利技术实施例2所得的发光玻璃样品BaZnSiO4:0.01(Eu3++Eu2+):0.83B2O3:zP2O5:0.028Na2SO4，(z=0.05)的实物图。图2是本专利技术实施例2所得的发光玻璃样品BaZnSiO4:0.01(Eu3++Eu2+):0.83B2O3:zP2O5:0.028Na2SO4，(z=0.05)的光学透过率图谱(产品厚度为2.58mm)。图3是本专利技术实施例1所得的发光玻璃样品BaZnSiO4:0.01(Eu3++Eu2+):0.55B2O3:0.05P2O5:0.028Na2SO4的激发和发射光谱图(为Eu3+特征光谱图)。图4是本专利技术实施例1所得的发光玻璃样品BaZnSiO4:0.01(Eu3++Eu2+):0.55B2O3:0.05P2O5:0.028Na2SO4的激发和发射光谱图(为Eu2+特征光谱图)。图5是本专利技术实施例2所得的发光玻璃样品BaZnSiO4:0.01(Eu3++Eu2+):0.83B2O3:zP2O5:0.028Na2SO4，(z=0.05)的粉末制品在285-350nm不同激发波长下的发射光谱图。图6是本专利技术实施例2所得的发光玻璃样品BaZnSiO4:0.01(Eu3++Eu2+):0.83B2O3:zP2O5:0.028Na2SO4，(z=0.05)的粉末制品的XRD图。图7是本专利技术实施例2所得的发光玻璃样品BaZnSiO4:0.01(Eu3++Eu2+):0.83B2O3:zP2O5:0.028Na2SO4，(z=0、0.05)的粉末制品在285-340nm不同激发波长下的CIE图。具体实施方式下面结合附图和具体实施案例对本专利技术作进一步解释说明，需要指出的是，实施案例是对本专利技术的解释而不是保护范围的限定。实施案例11）按照摩尔比为1:1:1:0.01:y:0.05:0.28(其中y=0、0.28、0.55、0.83)的比例分别称取原料BaCO3，ZnO，SiO2，Eu2O3，H3BO3，NH4H2PO4，Na2SO4，称取的原料在室温下于玛瑙研钵中研磨30min，混合均匀后得到玻璃前驱体备用。2）将步骤1）中的前驱体放入刚玉坩埚中，将前驱体连同坩埚置于硅钼炉中，于1400℃保温2h，待其熔融均化成玻璃液。玻璃液取出后倒入石墨模具成型，再移入预热好的电阻炉中，以600℃退火30min，随炉温自然冷却至室温，得到初样。3）将步骤2）中得到的初样一部分进行切割打磨，一部分研磨成粉并测试其发光性能。在步骤2）中未加入硼酸的样品未熔融，而分别添加了0.28、0.55、0.83摩尔百分数硼酸的样品均熔融，但是加入0.28硼酸的样品熔融不够均匀。随着硼酸加入量的增多，熔融效果越来越好，说明添加硼酸可以改善样品的熔融情况，有利于样品的熔融，降低了制备玻样的温度，节约了能源。实施案例21）按照摩尔比为1:1:1:0.01:0.83:z:0.28(其中z=0、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06)的比例分别称取原料BaCO3，ZnO，SiO2，Eu2O3，H3BO3，NH4H2PO4，Na2SO4，称取的原料在室温下于玛瑙研钵中研磨30min，混合均匀后得到玻璃前驱体备用。2）将步骤1）中的前驱体放入刚玉坩埚中，将前驱体连同坩埚置于硅钼炉中，于1400℃保温2h，待其熔融均化成玻璃液。玻璃液取出后倒入石墨模具成型，再移入预热好的电阻炉中，以600℃退火30min，随炉温自然冷却至室温，得到初样。3）将步骤2）中得到的初样一部分进行切割打磨，一部分研磨成粉并测试其发光性能。采用340nm激发光对产品进行荧光性能测试，测试结果表明，添加了不同浓度的NH4H2PO4的产品发光性能不同，随着NH4H2PO4掺入浓度的增多，二价铕的发光强度先增加后减少的趋势，在NH4H2PO4掺入量为0.05时，二价铕的特征发射带强度最大，三价铕离子的还原效率最高，蓝色发光强度最强。参照图1和图2，制成的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含铕离子自还原能力的发光玻璃，其特征在于，采用BaZnSiO4玻璃基质，在空气气氛下利用高温熔融法高效还原三价铕，包括以下重量份原料：BaCO3 57.92份、ZnO 3.91份、SiO2 17.65份、Eu2O3 x份、熔融剂y份、晶核剂z份、玻璃澄清剂1.18份，其中x=0.52‑2.6，y=10‑15，z=0.68‑4.08，所述基质为BaZnSiO4玻璃基质，所述熔融剂为H3BO3，所述晶核剂为NH4H2PO4和CaF2，所述玻璃澄清剂为Na2SO4。

【技术特征摘要】
1.一种含铕离子自还原能力的发光玻璃，其特征在于，采用BaZnSiO4玻璃基质，在空气气氛下利用高温熔融法高效还原三价铕，包括以下重量份原料：BaCO357.92份、ZnO3.91份、SiO217.65份、Eu2O3x份、熔融剂y份、晶核剂z份、玻璃澄清剂1.18份，其中x=0.52-2.6，y=10-15，z=0.68-4.08，所述基质为BaZnSiO4玻璃基质，所述熔融剂为H3BO3，所述晶核剂为NH4H2PO4和CaF2，所述玻璃澄清剂为Na2SO4。2.根据权利要求1所述含铕离子自还原能力的发光玻璃，其特征在于，包括以下重量份原料：BaCO357.92份、ZnO3.91份、SiO217.65份、Eu2O3x份、H3BO315份、NH4H2PO43.4份、Na2SO41.18份，其中x=0.52-2.6。3.根据权利要求1所述含铕离子自还原能力的发光玻璃，其特征在于，包括以下重量份原料：BaCO357.92份、ZnO3.91份、SiO217.65份、Eu2O30.52份、H3BO3y份、NH4H2PO43.4份、Na2SO41.18份，其中y=10-15。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖杨丽，孙利利，余丽萍，王官华，
申请(专利权)人：湖南师范大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43