本发明专利技术提供一种含有Bi2O3的玻璃，所述玻璃是以Bi2O3-SiO2体系为基质的体系；以含有以换算成氧化物的质量份数计，含有如下组分：SiO2?14～20重量份；70～80重量份的Bi2O3；4～10重量份的Al2O3；上述组分的总重量占所述玻璃的总重量的90%～100%。本发明专利技术还提供了该玻璃的制备方法和用途。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种玻璃及其制备方法，更具体地涉及一种Bi2O3-SiO2体系的玻璃及其制备方法。
技术介绍
近年来，重金属氧化物玻璃的制备引起了越来越多的兴趣和关注。含有Bi2O3的玻璃由于具有高密度，高折射率，高的IR透过率和高的三阶非线性光极化率，因此得到了广泛的应用，例如低损耗光纤、红外透过材料、光学开关、宽带放大器等。而且，Bi3+与Pb2+之间具有很多相似性，比如高密度、高极化，这使得Bi2O3可以代替一些含铅玻璃中的PbO，从而制备出无铅玻璃。 由于Bi2O3不是传统的玻璃网络形成体，需要在经典玻璃形成体的辅助下，才能形成玻璃网络结构。而且，随着Bi2O3含量的增加，含有Bi2O3的玻璃通常呈现橘色、棕色甚至棕黑色，这就在很大程度上限制了玻璃中Bi2O3的含量以及含Bi2O3玻璃的应用。现有的含有Bi2O3的玻璃，大致可以分为两类一类是Bi2O3的含量较低(含量通常为l-5mol%)，但透过率较高(约为70%-80%)，另一类是Bi2O3的含量较高(含量约为20-40mol%)，但透过率较低(不超过50%)。从性能的角度来讲，Bi2O3的含量直接决定了折射率的大小、致密度的高低、极化率的大小等，而透过率的高低也将直接影响到其光学性质的优劣及其应用，因此，设计和制备出Bi2O3含量较高且具有高透过率的重金属氧化物玻璃，是十分必要和有意义的。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于获得Bi2O3含量较高且具有高透过率的重金属氧化物玻3 ο本专利技术的第二目的在于获得Bi2O3含量较高且具有高透过率的重金属氧化物玻璃的制备方法。本专利技术的第三目的在于获得Bi2O3含量较高且具有高透过率的重金属氧化物玻璃的用途。在本专利技术的第一方面，提供了一种Bi2O3-SiO2体系的玻璃，所述玻璃是以Bi2O3-SiO2体系为基质的体系；以含有以换算成氧化物的质量份数计，含有如下组分SiO214 20 重量份；Bi2O370 80 重量份；Al2O34 10 重量份；上述组分的总重量占所述玻璃的总重量的90% 100%。本专利技术人得到了如上述的Bi2O3的含量很高的玻璃配方，以氧化物的质量百分比计，Bi2O3的含量范围可达到76% 80%，在铋含量如此高的条件下，原料仍形成了玻璃相。在一个具体实施方式中，其中含有以换算成氧化物的质量百分比计SiO214% 16%Bi2O376% 80%;Al2O34% 10%。在本专利技术的一个具体实施方式中,所述Al2O3的含量为4. 3 7重量份。在本专利技术的一个具体实施方式中，所述的玻璃的透过率以JB/T 9495. 3-1999光学晶体透过率测量方法的标准测定，达到或超过80%。在一个具体实施方式中，所述玻璃的基质原料Bi2O3, SiO2, Al2O3为高纯或者分析纯。在本专利技术的一个具体实施方式中，所述玻璃还含有掺杂组分或适用的玻璃添加剂。 在本专利技术的一个具体实施方式中，所述的掺杂组分为掺杂的稀土离子、掺杂的过渡金属离子、掺杂的碱金属离子、掺杂的碱土金属离子或其组合，以掺杂组分原料重量相对所述玻璃的总物质的量计算，含量不超过10% ；或者，所述的掺杂组分为掺杂的卤素离子，以掺杂组分原料重量相对所述玻璃的总重量计算，含量不超过1%。在本专利技术的一个优选实施方式中，通过掺杂Gd3+，使得玻璃的透过率提高了 3. 6%，达到83. 7%，并使得玻璃的吸收边由386nm移动到373nm，透过的波长范围更宽。所述掺杂量例如为O. 2±0. 2mol%。在本专利技术的一个具体实施方式中，所述掺杂的稀土离子的原料为Y2O3或Y(NO3)3 · 6H20 或 Y2(C2O4)3 · IOH2O -,La2O3 或 La2(C2O4)3 · IOH2O ；Ce02 或 Ce2(CO3)3 ;Pr6O11 或 Pr (NO3) 3 · 6H20 或 Pr2 (CO3) 3 ;Nd203 或 Nd2(CO3)3 或 Nd2(C2O4)3 · IOH2O ； Sm2O3 或Sm2 (C2O4) 3 · IOH2O ；Eu203 或 Eu (NO3) 3 · 6H20 ；Gd203 或 Ga2(C2O4)3 · IOH2O ；Tb4O7 ；Dy203 或DyC6O6H9 · 4H20 ；Ho2O3 ；Er203 或 Er (NO3) 3 · 5H20 ；Tm2O3 ；Yb2O3 或 Yb2 (C2O4) 3 · 6Η20 ;或是 Lu2O3 ；掺杂的过渡金属离子中包括3d过渡金属离子(M)和(Cd，Zr, Zn)，其中3d过渡金属离子的原料为3d过渡金属离子的氧化物、氢氧化物或者碳酸盐；(Cd, Zr, Zn)的原料各自为 CdF2 或 Cd (OH) 2 ；Zr02 或 ZrOCl2 · 8H20 ；ZnO 或 Zn (OH) 2 ；掺杂的碱金属离子的原料各自为LiOH · H2O或Li2CO3或LiF ；NaOH或Na2CO3或NaCOOCH3 · 3Η20 ；Κ0Η 或 K2CO3 或 KCOOCH3 ；掺杂的碱土金属离子的原料为MgO或MgCO3 ；CaO或CaCO3或CaF2 ；SrO或SrCO3 ；BaO 或 BaF2 ；掺杂的卤素离子的原料为BaF2, CaF2, LiF, NaF, CdF2, PbF2, BiF3或其组合。本专利技术的第二方面提供一种所述的含有Bi2O3的玻璃的制备方法，所述方法包括如下步骤(a)提供如本专利技术所述的组分；(b)所述组分升温熔融后得到所述的含有Bi2O3的玻璃；(c)所述的含有Bi2O3的玻璃进行任选的后续处理。在本专利技术的一个具体实施方式中，在步骤(b)中，所述组分的升温熔融是按照如下步骤的以4±2°C /分钟的速率升温至400±50°C，保温O. 5 2小时，然后以2 5°C /分钟的速率升温至830 900°C保温6 15小时，使得Bi2O3和SiO2充分反应，然后升温至1040 1080°C，保温至原料充分熔融后，冷却至室温，即可得到所述含有Bi2O3的玻璃。在一个具体实施方式中，所述冷却至室温的速率约为3 5°C /分钟。在一个具体实施方式中，将高纯或者分析纯的基质原料、掺杂原料以一定比例混合(研磨或者球磨)，装入钼坩埚，以一定的速率升温至350 450°C，保温一定时间(根据原料的不同，保温时间不同，通常保温O. 5 2小时)，然后以一定速率升温至830 900°C，保温一定时间(时间长短以使原料中的Bi2O3和SiO2反映完全且又尽量使Bi2O3的挥发损失量少而定)，然后升温至1040 1080°C，保温一定时间(时间长短以使原料充分熔融且又使原料的挥发损失量少而定)，待原料充分熔融后，随炉冷却至室温(冷却速率约为3 5°C /分钟)，即可得到透明的Bi2O3-SiO2基玻璃；根据掺杂离子以及所需光学性质的不同，制备过程中通入不同的气氛(还原气氛、氧化气氛、惰性气氛或者空气气氛)；为减小玻璃中的残余应力，可将玻璃在300 500°C于一定气氛下退火10至30小时；根据玻璃的不同应用，可将玻璃进行一定的切割、打磨、抛光等加工操作。 在一个具体实施方式中，Bi203-Si02-Al203-Dx0y/LFz(D=Y, La, Ce, Pr, Nd,本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Bi2O3？SiO2体系的玻璃，其特征在于，所述玻璃是以Bi2O3？SiO2体系为基质的体系；以换算成氧化物的质量份数计，含有如下组分：SiO2？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？14～20重量份；Bi2O3？？？？？？？？？？？？？？？？？？？70～80重量份；Al2O3？？？？？？？？？？？？？？？？？？？4～10重量份；上述组分的总重量占所述玻璃的总重量的90%～100%。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王晨阳，胡关钦，王红，张志军，赵景泰，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：
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