铕掺杂含长石相的微晶玻璃及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铕掺杂含长石相的微晶玻璃及其制备方法，其基础玻璃的氧化物组成按摩尔百分含量表示为：MgO0~50 mol%、BaO5~50 mol%、SiO2 10~20 mol%、B2O310~30 mol%、Al2O31~10 mol%、TiO20~5 mol%、Eu2O30.1~1 mol%。其制备方法包括：首先采用传统熔融‑冷却法制备碱土硼硅酸盐系基础玻璃，对其破碎、磨细、过筛后得到玻璃粉；然后，将玻璃粉压制成一定尺寸的圆片，在一定温度下烧结得到微晶玻璃。本发明专利技术的铕掺杂微晶玻璃主晶相为六方相钡长石，可为铕离子提供良好的晶体场环境，从而改善了发光性能，该材料同时又兼具了玻璃相机械强度高、化学稳定性好的优点。由于Eu

Europium doped glass ceramics containing feldspar and their preparation methods

The invention discloses a glass ceramics containing europium doped feldspar phase and its preparation method, the composition of the oxide based glass Moore% said: MgO0~50 mol%, BaO5~50 mol%, SiO2 10~20 mol%, B2O310~30 mol%, Al2O31~10 mol%, TiO20~5 mol%, Eu2O30.1~1 mol%. The preparation method comprises the following steps: firstly, using the traditional melt cooling prepared by alkaline earth borosilicate glass base, the crushing, grinding, sieving to obtain the glass powder; then, the glass powder pressed into a certain size of the wafer, at a certain temperature sintered glass ceramics. The main crystalline phase of europium doped glass ceramics is six square phase barium feldspar, which can provide good crystal field environment for europium ions, thereby improving the luminous performance. The material has both advantages of high mechanical strength and good chemical stability of glass phase. Because of Eu

【技术实现步骤摘要】
铕掺杂含长石相的微晶玻璃及其制备方法
本专利技术涉及稀土掺杂的微晶玻璃，特别涉及一种铕掺杂含长石相的微晶玻璃及其制备方法。
技术介绍
铕离子掺杂的，特别是Eu2+激活的荧光材料由于其在照明、显示及太阳能电池等方面具有广阔的应用前景，一直受到人们的广泛关注。目前有关Eu2+光谱特性的研究大多集中在晶体粉末材料。相对于三价铕离子f-f跃迁窄带发射，二价铕离子的d-f跃迁发射则呈现宽带、强度高、受晶体场影响大的特点。通过调整基质材料的晶体场强度可使Eu2+的发射波长从紫外区有效调控到红光区。长石型碱土铝硅酸盐以其良好的物理化学稳定性且发光效率高的优点而备受人们关注，关于Eu2+激活的长石型碱土铝硅酸盐荧光粉的报道屡见不鲜，常采用的制备方法有固相法、Pechini溶胶-凝胶法及共沉淀法(如Opt.Mater，34，931，2012；J.Mater.Chem.C，2，3951，2014；J.SolidStateChem，182，1673，2009)，但是大多需要在H2、N2/H2或CO强还原气氛下高温煅烧，合成条件苛刻且成本较高。微晶玻璃由于兼具玻璃和晶体的优势，被视为理想的稀土发光基质材料。一方面，它结合了晶体材料良好的光学性能和玻璃材料优异的机械强度和稳定性。另一方面，与单晶材料相比，微晶玻璃材料仍可沿用玻璃的制备方法，具有工艺简单、周期短、成本低的优点。此外，近年来研究人员发现微晶玻璃特定的微结构在空气气氛下可实现三价铕离子的还原（如J.Lumin，169，528，2016；J.Mater.Chem，21，3156，2011），与传统的气氛还原法相比，该法操作方便，成本较低，因此在照明、显示等领域具有重要的应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种发光性能良好并且机械强度高、化学稳定性好的铕掺杂含长石相的微晶玻璃。本专利技术还提供了一种铕掺杂含长石相的微晶玻璃的制备方法，该方法具有成本低、操作简单、安全、有效、环保等优点。本专利技术具体技术方案为：一种铕掺杂含长石相的微晶玻璃，其基础玻璃组成按氧化物摩尔百分含量计如下：MgO0~50mol%，BaO5~50mol%，SiO210~20mol%，B2O310~30mol%，Al2O31~10mol%，TiO20~5mol%，Eu2O30.1~1mol%，上述各氧化物摩尔百分含量之和为100%。优选地，所述基础玻璃组成按氧化物摩尔百分含量计如下：BaO49mol%，SiO217.5mol%，B2O327mol%，Al2O35mol%，TiO21mol%，Eu2O30.5mol%。优选地，所述基础玻璃组成按氧化物摩尔百分含量计如下：MgO19mol%，BaO30mol%，SiO217.5mol%，B2O327mol%，Al2O35mol%，TiO21mol%，Eu2O30.5mol%。优选地，所述基础玻璃组成按氧化物摩尔百分含量计如下：MgO29mol%，BaO20mol%，SiO218.5mol%，B2O327mol%，Al2O35mol%，Eu2O30.5mol%。优选地，所述基础玻璃组成按氧化物摩尔百分含量计如下：MgO29mol%，BaO20mol%，SiO217.5mol%，B2O327mol%，Al2O35mol%，TiO21mol%，Eu2O30.5mol%。优选地，所述基础玻璃组成按氧化物摩尔百分含量计如下：MgO43mol%，BaO10mol%，SiO217.5mol%，B2O327mol%，Al2O31mol%，TiO21mol%，Eu2O30.5mol%。进一步地，所述铕掺杂含长石相的微晶玻璃，其基础玻璃的晶化机制为表面析晶，其主晶相为六方相钡长石，化学式为BaAl2Si2O8。进一步地，所述铕掺杂含长石相的微晶玻璃，是一种混合价态铕离子掺杂荧光微晶玻璃，在302nm紫外光激发可同时获得二价铕离子和三价铕离子的荧光，其中Eu2+的发射波长位于373nm。进一步地，所述铕掺杂含长石相的微晶玻璃，采用粉末烧结法制备，即通过对基础玻璃粉碎、筛分、压制成型、晶化热处理而得到。一种铕掺杂含长石相的微晶玻璃的制备方法，步骤包括：（1）按基础玻璃组成对应的各氧化物摩尔百分含量，计算出各原料用量，按量称取并充分混合均匀，得配合料；（2）将步骤（1）的配合料在空气气氛条件下，加热至1300~1500℃保温0.5~1h，使原料充分熔化，得均化、澄清的玻璃熔体；（3）将步骤（2）的玻璃熔体浇铸在模具中，200℃成型，成型后在480℃的马弗炉中退火2h，退火后随炉冷却至室温，得铕掺杂的块体基础玻璃；（4）将步骤（3）的块体基础玻璃粉碎、筛分为粒度200~250目的玻璃粉，于压片机模具中压制为片状坯体，随后将坯体放入马弗炉在700~900℃下晶化保温3~6h，之后随炉冷却至室温，得到铕掺杂含长石相的微晶玻璃。优选地，步骤（2）中，配合料转移至刚玉坩埚中，然后放入硅钼棒高温电炉中加热。优选地，步骤（4）中，压片过程中，230MPa压力下保压2min。优选地，步骤（4）中，所述的片状坯体，重量0.5g，直径14mm。优选地，步骤（4）中，马弗炉中升温速率为5℃/min。本专利技术微晶玻璃基于碱土硼硅酸盐系统，基础玻璃组成具有良好的成玻性能，较宽的成玻区域，且熔制温度较低等优点。在700~900℃晶化保温过程中，玻璃内部可析出六方相钡长石（化学式为BaAl2Si2O8）有利于为铕离子提供晶体局域环境，提高发光效率。值得一提的是，Eu3+对Ba2+的不等价取代使得即使是在空气气氛下微晶玻璃内部也可获得二价铕。与传统的气氛还原法相比，该法具有技术、经济和环保效益。实验测试结果表明，用302nm紫外光激发本专利技术微晶玻璃可同时获得二、三价铕离子的荧光，其中Eu2+的发射波长位于373nm，在照明和等离子体显示等领域具有很好的应用前景。附图说明图1为实施例1、2、3、4、5铕掺杂含长石相的微晶玻璃的X射线衍射图，该图兼作摘要附图；图2为实施例2铕掺杂含长石相的微晶玻璃的扫描电镜照片；图3为实施例3铕掺杂含长石相的微晶玻璃与对比例微晶玻璃样品在304nm紫外光激发下的归一化荧光光谱曲线比较；图4为实施例3铕掺杂含长石相的微晶玻璃与对比例微晶玻璃样品的X射线衍射图。具体实施方式为了更好的理解和实施本专利技术，以下结合具体实施例对专利技术作进一步的详细描述。实施例1一种铕掺杂含长石相的微晶玻璃的制备方法，步骤为：（1）按基础玻璃组成对应的氧化物摩尔百分含量49BaO–17.5SiO2–27B2O3–5Al2O3–1TiO2–0.5Eu2O3，计算并分别称取分析纯的各原料：碳酸钡、二氧化硅、硼酸、氧化铝、二氧化钛、氧化铕，混合均匀，得配合料。（2）将步骤（1）配合料转移至50ml的刚玉坩埚中，随后将刚玉坩埚放入1350℃的硅钼棒高温电炉中，空气气氛条件下保温45min，使原料充分熔化，得均化、澄清的玻璃熔体。（3）将玻璃熔体浇铸在模具中，200℃成型，随后置于马弗炉中于480℃退火2h，再随炉冷却至室温，得铕掺杂的基础玻璃。（4）将步骤（3）获得的基础玻璃粉碎、筛分至粒度为200~250目，然后称取0.5g玻璃粉放入直径为14mm的压片机模具在230MPa压力下保压2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铕掺杂含长石相的微晶玻璃，其特征在于：其基础玻璃组成按氧化物摩尔百分含量计如下：MgO 0～50 mol%，BaO 5～50 mol%，SiO2 10～20 mol%，B2O3 10～30 mol%，Al2O3 1～10 mol%，TiO2 0～5 mol%，Eu2O3 0.1～1 mol%，上述各氧化物摩尔百分含量之和为100%。

【技术特征摘要】
1.一种铕掺杂含长石相的微晶玻璃，其特征在于：其基础玻璃组成按氧化物摩尔百分含量计如下：MgO0～50mol%，BaO5～50mol%，SiO210～20mol%，B2O310～30mol%，Al2O31～10mol%，TiO20～5mol%，Eu2O30.1～1mol%，上述各氧化物摩尔百分含量之和为100%。2.根据权利要求1所述的微晶玻璃，其特征在于：所述基础玻璃组成按氧化物摩尔百分含量计如下：BaO49mol%，SiO217.5mol%，B2O327mol%，Al2O35mol%，TiO21mol%，Eu2O30.5mol%。3.根据权利要求1所述的微晶玻璃，其特征在于：所述基础玻璃组成按氧化物摩尔百分含量计如下：MgO19mol%，BaO30mol%，SiO217.5mol%，B2O327mol%，Al2O35mol%，TiO21mol%，Eu2O30.5mol%。4.根据权利要求1所述的微晶玻璃，其特征在于：所述基础玻璃组成按氧化物摩尔百分含量计如下：MgO29mol%，BaO20mol%，SiO218.5mol%，B2O327mol%，Al2O35mol%，Eu2O30.5mol%。5.根据权利要求1所述的微晶玻璃，其特征在于：所述基础玻璃组成按氧化物摩尔百分含量计如下：MgO29mol%，BaO20mol%，SiO217.5mol%，B2O327mol%，Al2O35mol%，TiO21mol%，Eu2O30.5mol%。6.根据权利要求1所述的微晶玻璃，其特征在于：所述基础玻璃组成按氧化物摩尔百分含量计如下：MgO43mol%，BaO10mol%，SiO217.5mol%，B2O327mol%，Al2O31mol%，T...

【专利技术属性】
技术研发人员：张维娟，马亮芝，丁振宇，吴丽娟，王成猛，刘世权，王志，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37