[发明专利]含稀土离子掺杂氯化镥微晶的玻璃与玻璃薄膜的制备方法

摘要

本发明公开了含稀土离子掺杂氯化镥微晶的玻璃与玻璃薄膜的溶胶-凝胶制备方法，特点是其制备原料的摩尔百分组成为：正硅酸乙酯：65-70mol％、仲丁醇铝：10-24mol％、氯化镥：10-15mol％、稀土氯化物：1-5mol％，其中稀土氯化物为氯化铈、氯化铕或氯化铽中的一种；优点是溶胶-凝胶是一种低温湿化学法玻璃制备技术，通过先驱体原料的水解与聚合化学反应过程来获得玻璃与玻璃薄膜，因此在一定的液体粘度下可制备成薄膜材料，且低温的合成条件可有效地防止氯化物原料的分解与挥发；溶胶-凝胶法制备的玻璃与薄膜由于溶剂的挥发与分解，在材料中会生成一定的微孔，这些微孔为纳米氯化物微晶的生成提供好的环境，从而可一定程度克服由于熔制玻璃的化学组分和析晶处理温度的不完全均匀性，导致析晶颗粒的不均匀与玻璃的失透。

主权项

含稀土离子掺杂氯化镥微晶的玻璃与玻璃薄膜的制备方法，其特征在于包括下述步骤：(1)、将制备原料按摩尔百分组成：正硅酸乙酯：65‑70mol％、仲丁醇铝：10‑24mol％、氯化镥：10‑15mol％、稀土氯化物：1‑5mol％，分别称取分析纯的各制备原料，其中稀土氯化物为氯化铈、氯化铕或氯化铽中的一种，待用；(2)、按照以下摩尔比：正硅酸乙酯与仲丁醇铝二者总和∶无水乙醇∶蒸馏水＝1∶2.5∶2，分别秤取相应的无水乙醇与蒸馏水，待用；(3)、仲丁醇铝的水解：取量步骤(2)中秤量好的三分之一的无水乙醇，把步骤(1)中秤量的全部仲丁醇铝溶解到其中，快速加入冰醋酸，仲丁醇铝与冰醋酸的体积比为1∶1，并进行磁力搅拌，逐步滴入步骤(2)中秤量好的十分之一量的蒸馏水，室温下进行水解反应1小时，制成溶液A；(4)、正硅酸乙酯的水解：把步骤(1)秤量好的正硅酸乙酯溶解到剩余三分之二量的无水乙醇中，滴入步骤(2)中秤量好的三分之一量的蒸馏水，并用浓硝酸调节其pH值到4‑5，室温下进行水解反应1小时，制成溶液B；(5)、将溶液A与溶液B缓慢混合，充分搅拌使其反应均匀，然后逐滴加入步骤(2)中秤量好的剩余蒸馏水，水解反应0.5小时，制成溶液C；(6)、在溶液C中，加入步骤(1)中秤量好的氯化镥与稀土氯化物，在强烈搅拌下，水解反应2小时后，制成溶液D；(7)、将溶液D密封后静置1天，得到一定粘度的溶液E；(8)、将溶液E用浸渍提拉法涂覆在洁净的石英玻璃基板上，石英玻璃基片在溶液E中的提拉速度控制在0.2‑1毫米/秒，根据具体厚度要求可重复提拉1‑5次，每次提拉间隔时间为15分钟，涂覆后的薄膜在室温下晾干4小时，获得玻璃薄膜；(9)、将步骤(8)剩余的凝胶溶液分装于不同的玻璃器皿中，并用有机塑料膜密封，置于45℃的烘箱中，每天用针戳一小孔，60天后揭掉有机塑料膜，获得玻璃；(10)、将步骤(8)与(9)制得的玻璃薄膜或玻璃放置到炉子中，升温到100℃，保温1‑2小时，以除去残余的水和乙醇，然后再升温到360℃，保温20‑40分钟，以除去残余的有机物，热处理结束，缓慢冷却炉子到室温，用于玻璃的升温速率为每小时10‑15℃，降温速率为每小时20℃，玻璃薄膜的升温速率为每小时30‑50℃，降温速率为每小时50℃；(11)、将步骤(10)获得的玻璃或玻璃薄膜放入管式电阻炉的石英管道中，用氮气排除石英管道中的空气，然后打开氯化氢钢瓶阀门，通入干燥的氯化氢气体，逐步升温炉子到790‑810℃，用于玻璃氯化氢处理的升温速率为每小时20‑25℃，保温时间10‑18小时，用于玻璃薄膜氯化氢处理的升温速率为每小时50‑60℃，保温时间5‑10小时，反应处理结束，关闭氯化氢气体，并以每小时50℃降温速率缓慢冷却管式电阻炉至室温，用氮气清洗管道中残留的氯化氢气体，所有经管道尾端的残余氯化氢气体由氢氧化钠溶液回收，最终得到含稀土离子掺杂氯化镥微晶的玻璃与玻璃薄膜。