[发明专利]铕掺杂磷酸铝介孔玻璃的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及发光玻璃，尤其是一种铕掺杂磷酸铝介孔玻璃的制备方法。

背景技术

激光和光学器件的发展对稀土掺杂玻璃材料提出了更高的要求。多孔玻璃由于孔道分布均匀，比表面积大，表面活性高，稀土离子在玻璃中可以得到充分分散。有助于提高玻璃中的稀土的掺杂浓度。传统使用分相法制备的多孔玻璃杂质很多，成分可重复性差，无法准确地调控稀土离子在玻璃微孔内的束缚状态。溶胶凝胶法制备的介孔玻璃由于其纯净的化学组成，实现玻璃组分的完全可调。相对于二氧化硅玻璃硅氧四面体的中性基团，磷酸铝介孔玻璃具有的阳离子集团（Al³⁺）和阴离子集团（PO₄^3-），可能与稀土离子存在键合，有利于实现稀土离子在玻璃基质中的分散。对于铕离子而言，Al³⁺在玻璃网络中的存在是空气条件下加热导致铕离子变价的原因，同时光学碱度偏酸性的玻璃适于低价稀土离子的存在。本发明者研究制备出一种无色透明的高比表面积介孔磷酸铝玻璃（专利申请号为201010126593.8，公开号：CN101792259A），具有很低的光学碱度值，适于Eu²⁺铕离子在玻璃网络中的存在。

在本发明中通过浸渍法实现铕掺杂介孔磷酸铝玻璃的制备，证明介孔磷酸铝玻璃可以作为稀土离子的优良载体，并且实现了对铕发光的调控。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铕掺杂磷酸铝介孔玻璃的制备方法。利用Eu变价的特殊性质，可在红色和蓝色之间实现可调谐发光。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种铕掺杂磷酸铝介孔玻璃的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

①配制浸渍溶液：所述的浸泡溶液是以Eu³⁺的氧化物、氯化物、硝酸盐、乙酸盐及其它可被硝酸溶液、盐酸溶液、硫酸溶液、乙醇、异丙醇和丙酮溶液完全溶解，并且高温下可以完全分解并形成铕离子氧化物的材料溶入上述溶液中，制成含Eu³⁺的硝酸、盐酸、硫酸溶液、乙醇、异丙醇或丙酮溶液，其浓度在10^-3mol/L到0.5mol/L之间；

②制备或获取具有高比表面积的介孔磷酸铝玻璃，将磷酸铝介孔玻璃放入所述的浸渍溶液中浸渍至少5分钟；

③将浸泡后的磷酸铝介孔玻璃逐步升温至400～800℃，升温速度不高于10℃/min，在该温度下保温1～6小时，后随炉冷却至室温取出，制得铕掺杂介孔磷酸铝玻璃。

所述介孔磷酸铝玻璃玻璃转变温度T_g≥1000℃、比表面积S_BET>400m²/g，平均介孔直径d_p=2.0～8.0nm。

所述的高比表面积介孔磷酸铝玻璃的制备方法(详见发明专利，专利申请号为201010126593.8，公开号：CN101792259A)，包括如下步骤：

①在室温下配置乳酸铝和正磷酸H3PO4的混合水溶液，其中乳酸铝和正磷酸的摩尔比为1∶1，乳酸铝的浓度范围和正磷酸的溶液浓度范围均为0.05～0.2mol/L；

②采用稀氨水调节所述的混合水溶液的pH，其pH范围为2.00～4.00；

③将所述的混合水溶液在室温下，搅拌至少2小时；

④将搅拌后的混合水溶液转移至带盖的玻璃表面皿中，室温下静置1～14天；

⑤将静置后的混合水溶液放入烘箱中干燥1～8天得到干燥后的样品，干燥温度为50～100℃；

⑥将干燥后的样品置于刚玉坩埚中，在马弗炉中进行烧结，烧结工艺为：从室温以0.5～2℃/min的速度缓慢升温至烧结温度，烧结温度范围为500℃至800℃，并在烧结温度下保温6小时以上，即可得到无色透明高比表面积的磷酸铝介孔玻璃。

本发明的技术效果如下：

1.本发明的磷酸铝介孔玻璃中均匀分布有Eu³⁺和Eu²⁺中的至少一种，玻璃中只含有Eu³⁺时，Eu掺杂磷酸铝玻璃就发红光，只含有Eu²⁺时，Eu掺杂磷酸铝玻璃就发蓝光，这样就通过调整Eu³⁺、Eu²⁺浓度的不同，实现从蓝光到红光的颜色不同的各种发光玻璃。