[发明专利]一种高硅氧蓝色发光玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电材料领域，尤其涉及一种高硅氧蓝色发光玻璃。本发明还涉及高硅氧蓝色发光玻璃的制备方法。

背景技术

随着稀土离子掺杂的发光材料在照明、显示、激光与光放大和信息等领域中的不断应用，发现稀土离子掺杂的纳米发光粒子在复合材料中能够产生更加优异的发光性能，但传统的固相烧结方法难以制备纳米尺寸的发光粒子。尽管目前一些新的制备方法，例如水热合成法、溶胶凝胶法等可以得到分散性较好的发光粒子。然而，随着高亮度照明设备、高功率激光和显示技术的发展，对发光材料的化学稳定性、机械强度、耐热冲击、耐高能离子辐照、激发光透过率和可加工性能等方面的要求不断地提高。但传统的纳米荧光粉和凝胶材料已经逐渐不能满足上述性能的要求，无法适应工业生产和生活需求。

石英玻璃由于具有良好的化学稳定性、热膨胀系数小，耐热冲击、低光学损耗和高机械强度，非常适合作为稀土发光离子的基质材料。但是石英玻璃中稀土离子掺杂浓度不高，容易自发团簇产生浓度猝灭效应，不利于器件的小型化，极大地限制石英玻璃的应用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种高硅氧蓝色发光玻璃，包括有高硅氧纳米微孔玻璃基材，以及均匀分布在所述高硅氧纳米微孔玻璃基材内微孔中、化学通式为Re_1-xTm_xVO₄的纳米发光微晶；其中，Re是选自Y(钇)、La(镧)或Gd(钆)中的至少一种，x的取值范围为1×10^-4～0.05。

所述的高硅氧蓝色发光玻璃，其中，高硅氧纳米微孔玻璃基材中包括重量百分比组分为：94.0％～98.0％的SiO₂，1.0％～3.0％的B₂O₃，1.0％～3.0％的Al₂O₃。

本发明还提供上述高硅氧蓝色发光玻璃的制备方法，制备流程如下：

按照化学通式Re_1-xTm_xVO₄中各元素的化学计量比，提供Re的源化合物、Tm(铥)的源化合物以及V(钒)的源化合物，接着配置成含Re离子、Tm离子以及V离子的浸泡溶液(浸泡溶液中，Tm离子摩尔浓度为1×10^-5～0.1mol/L，Re离子摩尔浓度为0.1～2mol/L，V离子摩尔浓度为0.1～2mol/L)；其中，Re是选自Y、La或Gd中的至少一种，x的取值范围为1×10^-4～0.05；Re的源化合物为Re的硝酸盐、Re的氯化物或Re的硫酸盐中的至少一种；Tm的源化合物为Tm的硝酸盐、Tm的氯化物或Tm的硫酸盐中的至少一种；V的源化合物为硫酸氧钒或偏钒酸氨中的至少一种；

将高硅氧纳米微孔玻璃基材放入上述浸泡溶液中浸泡10min～5h，优选30min～5h；

将浸泡过的高硅氧纳米微孔玻璃基材(其微孔体积占高硅氧纳米微孔玻璃总体积的25～40％)放入1000～1350℃下进行烧结处理1～5h，冷却，制得所述高硅氧蓝色发光玻璃。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明的高硅氧玻璃中均匀分布有Re_1-xTm_xVO₄发光纳米晶，具有很高的发光效率。

高硅氧玻璃具有类似于石英玻璃的物理化学性能，其良好的化学稳定性、小的热膨胀系数、强的耐热冲击、低光学损耗和高机械强度，非常适合作为稀土发光离子的基质材料。

本发明选用高硅氧纳米微孔玻璃作为发光离子基质材料，由于高硅氧纳米微孔玻璃特殊的孔结构，能够通过微孔制成纳米尺寸的纳米发光微晶，并且纳米发光微晶在高硅氧纳米微孔玻璃的微孔中能够被良好地分散，避免了团簇引起的浓度猝灭效应。由于微孔的体积占高硅氧纳米微孔玻璃总体积的25～40％，这样保证了微孔内能有足够数量的纳米发光微晶，使本发明的玻璃具有良好的发光性能。另外，这种高硅氧纳米微孔玻璃基质对紫外光有良好的透过性能，非常有利于发光粒子对激发波长的吸收，从而提高发光效率。