[发明专利]一种Tm敏化的环保型锗碲酸盐发光玻璃及其制备方法

说明书

本发明属于材料科学技术领域，具体涉及一种Tm敏化的环保型锗碲酸盐发光玻璃及其制备方法。所述玻璃由以下原料制备：GeO₂、Mo‑V‑Te‑Nb‑O催化剂废料、Na₂O、BaF₂、TmF₃或Tm₂O₃、MF₃或M₂O₃、M为稀土发光离子。本发明采用Mo‑V‑Te‑Nb‑O催化剂废料替代氧化碲，在降低熔制温度的同时能够有效的改善氧化碲造成锗碲酸盐玻璃机械性能下降的问题，获得的稀土掺杂环保型锗碲酸盐玻璃在808nm波长的激光二极管泵浦下可以获得良好的可见、近红外和中红外荧光，同时物理化学性质优良，热稳定性好，参数ΔT≥170℃，玻璃维氏硬度大于680kgf/mm²。

技术领域：

本发明属于材料科学技术领域，具体涉及一种Tm敏化的环保型锗碲酸盐发光玻璃及其制备方法。

背景技术：

锗酸盐玻璃具有较好的热稳定性和化学耐久性，且有较宽的荧光线宽和较高的稀土离子溶解度、红外透过范围广(6μm)、成玻性能好等优点。但是其成型温度高，采用大量氧化锗贵金属原料，大大增加了生产成本，限制了其商业化进程。在锗酸盐玻璃体系中加入适量氧化碲化合物，可降低锗酸盐玻璃基质的声子能量和熔制温度，同时保留了锗酸盐良好的中红外发光特性及成玻性能，但氧化碲的加入也造成锗碲酸盐玻璃机械性能下降。因此，在保证锗碲酸盐具有高机械性能的情况下，减少原材料成本，并有效降低玻璃的熔制温度，对批量生产低成本环境友好型锗碲酸盐玻璃具有重要的意义。

在混合金属氧化物催化剂中，Mo-V-Te-Nb-O催化剂是催化丙烯、丙烷氧化制丙烯酸中研究较多的催化剂。碲铌等重金属是Mo-V-Te-Nb-O催化剂的关键原材料。随着我国工业化进程的加速，对碲和铌这些战略性金属需求不断上升，但目前还不存在有效降低碲铌等粉体用量的方法，这使得Mo-V-Te-Nb-O的成本居高不下。并且Mo-V-Te-Nb-O催化剂废料(即生产过程中产生的催化效力不合格的Mo-V-Te-Nb-O催化剂产品或中间产品)含有钒等对机体及环境有危害的物质，将大量废料丢弃是对公众利益的间接损害。因此，Mo-V-Te-Nb-O催化剂废料的循环利用不仅是缓解碲铌资源供求紧张的有效途径，还变废为宝，环保经济。

目前，Tm³⁺被广泛的应用于可见光发光的敏化离子。Tm³⁺离子的能级结构非常丰富，有利于传递能量给其他稀土离子，并且有较大的吸收和发射截面，可以直接吸收已经商用化的808nm半导体激光器的泵浦能量。有些稀土发光离子如Ho、Dy和Pr，在808nm附近没有明显的吸收带，无法利用常用的808nm半导体激光器泵浦。可采用将Tm³⁺离子引入，通过Tm³⁺离子吸收泵浦能量，将能量传递给发光离子。对在808nm吸收较弱的稀土发光离子如Er³⁺也可以采用Tm³⁺敏化。

在回收有价金属的传统工艺中，一般采用氢氟酸酸浸、萃取、离子交换等组合工艺。本发明提出催化剂废料预煅烧及与其他玻璃组分分段熔融法，不仅有效利用Mo-V-Te-Nb-O催化剂中的碲和铌，省去传统中对人体环境有害的氢氟酸、萃取剂等的使用。

本发明结合上述技术制备了可在可见、近红外、中红外波段发光的锗碲酸盐玻璃，在环境保护和经济效益上实现了双丰收。

发明内容：

为了实现上述技术目的，本发明将提供一种Tm敏化的环保型锗碲酸盐发光玻璃，该玻璃具有优良的热稳定性、物化性能、较好的红外透过性能，在808nm波长的激光二极管泵浦下能获得良好的可见、近红外、中红外波段荧光。