一种透明下转换光致发光陶瓷材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种透明下转换光致发光陶瓷材料及其制备方法和应用，属于陶瓷材料技术领域。本发明专利技术提供的透明下转换光致发光陶瓷材料，化学式为0.94K

【技术实现步骤摘要】
一种透明下转换光致发光陶瓷材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于陶瓷材料
，具体涉及一种透明下转换光致发光陶瓷材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]钙钛矿型氧化物因具有优异的物理性能(如压电性、铁电性以及电磁性)而引起了人们的强烈兴趣，且其相结构和晶体结构可以调控，使得离子掺杂成为对其性能进行优化和实现新功能的一种有效方法。具有ABO3型钙钛矿结构的透明铁电陶瓷，除具有透明陶瓷固有的优势外，还具有铁电、压电以及光电特性，然而传统的ABO3型钙钛矿结构的透明铁电陶瓷(如PZT)含铅，会对环境和人体造成伤害。
[0003]近年来，人们研发了不含铅的透明铁电陶瓷，如碱金属铌酸盐陶瓷，具有压电常数小、压电性高、频率常数大以及密度小的特点，是一种取代铅基陶瓷重要的备选材料。Hu等人成功在(K
0.5
Na
0.5
)O3中固溶第二组元Sr(Yb
0.5
Nb
0.5
)O3，制备的透明陶瓷在1100nm波段最高透光率约有45％，在可见光波段透光率约有25％[Hu,G.B.et al.Regulating the Structural,Transmittance,Ferroelectric,and Energy Storage Properties of K
0.5
Na
0.5
NbO
3 Ceramics Using Sr(Yb
0.5
Nb
0.5
)O
‑3.J Electron Mater 50,968
‑
977,(2021)]；Du等人将具有四方相结构的Sr(Sc
0.5
Nb
0.5
)O3引入KNN陶瓷中，从而将可见光范围内的光学透过率提高到60％[Qu,B.,Du,H.&Yang,Z.Lead
‑
free relaxor ferroelectric ceramics with high optical transparency and energy storage ability.J Mater Chem C 4,1795
‑
1803,(2016)]；Zhang等人将Sr(Mg
1/3
Nb
2/3
)O3添加到KNN陶瓷中，从而使陶瓷在近红外区域的透射率达到60％[Chai,Q.,Yang,D.,Zhao,X.,Chao,X.&Yang,Z.Lead
‑
free(K,Na)NbO3‑
based ceramics with high optical transparency and large energy storage ability.Journal of the American Ceramic Society 101,2321
‑
2329,(2018)]。然而现有的碱金属铌酸盐陶瓷的性能较为单一，不能同时兼顾具有优秀的透光和发光性能。Hong等人在0.965K
0.4
Na
0.58
Li
0.02
Nb
0.96
Sb
0.04
O3–
0.035Bi
0.5
K
0.5
ZrO3陶瓷中，掺杂稀土元素Er成功制备了具有上转化发光性能的铁电荧光陶瓷，然而并不具备透光性能[Hong,Q.
‑
X.et al.Improved upconversion photolu minescence properties of 0.965K
0.4
Na
0.58
Li
0.02
Nb
0.96
Sb
0.04
O3–
0.035Bi
0.5
K
0.5
ZrO3:0.25％Er/xIn lead
‑
free piezoelectric ceramics with balanced piezoelectric coefficient and Curie temperature.Journal of Materials Science:Materials in Electronics 29,20923
‑
20930,(2018).]。
[0004]同时具有良好透光性和发光性的透明光致发光陶瓷材料是电子信息、光电技术、先进装备和国防领域不可缺少的关键材料，然而这类多功能材料还缺乏系统研究，因此研究并制备一种具有良好的发光性能同时保持优异透光性能的透明光致发光陶瓷备受关注。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种透明下转换光致发光陶瓷材料及其制备方法和应用，本专利技术提供的透明下转换光致发光陶瓷材料同时具有良好的透光性和发光性。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种透明下转换光致发光陶瓷材料，化学组成为0.94K
0.5
Na
0.5
NbO3‑
0.06Sr(Bi
0.5
Nb
0.5
)O3,x％Ce，x为0.1～0.4。
[0008]优选地，所述x为0.2～0.3。
[0009]本专利技术提供了上述技术方案所述透明下转换光致发光陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
[0010](1)按照所述透明下转换光致发光陶瓷材料化学组成的化学计量比，将钾源、钠源、铌源、锶源、铋源和铈源混合后依次进行一级球磨和一级预烧，得到一级陶瓷粉体；
[0011](2)将步骤(1)得到的一级陶瓷粉体依次进行二级球磨和二级预烧，得到二级陶瓷粉体；
[0012](3)将步骤(2)得到的二级陶瓷粉体进行烧结，得到透明下转换光致发光陶瓷材料。
[0013]优选地，所述一级球磨后得到的混合粉体的粒度≤0.1mm；所述二级球磨后得到的混合粉体的粒度≤0.02mm。
[0014]优选地，所述一级预烧和二级预烧的温度独立地为840～860℃，所述一级预烧和二级预烧的保温时间独立地为1～2h。
[0015]优选地，从室温升温至所述一级预烧的温度的升温速率为3～5℃/min；从室温升温至所述二级预烧的温度的升温速率独立地为3～5℃/min。
[0016]优选地，所述造粒采用的粘合剂为聚乙烯醇水溶液，所述聚乙烯醇水溶液的质量浓度为3～5％。
[0017]优选地，所述烧结包含依次进行的第一升温、第一烧结、第二升温和第二烧结；
[0018]所述第一升温为从室温升温至第一烧结的温度，升温速率为1～2℃/min；
[0019]所述第一烧结的温度为550～650℃，保温时间为120～180min；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种透明下转换光致发光陶瓷材料，化学组成为0.94K
0.5
Na
0.5
NbO3‑
0.06Sr(Bi
0.5
Nb
0.5
)O3,x％Ce，x为0.1～0.4。2.根据权利要求1所述的透明下转换光致发光陶瓷材料，其特征在于，所述x为0.2～0.3。3.权利要求1或2所述的透明下转换光致发光陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：(1)按照所述透明下转换光致发光陶瓷材料化学组成的化学计量比，将钾源、钠源、铌源、锶源、铋源和铈源混合后依次进行一级球磨和一级预烧，得到一级陶瓷粉体；(2)将步骤(1)得到的一级陶瓷粉体依次进行二级球磨和二级预烧，得到二级陶瓷粉体；(3)将步骤(2)得到的二级陶瓷粉体进行烧结，得到透明下转换光致发光陶瓷材料。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述一级球磨后得到的混合粉体的粒度≤0.1mm；所述二级球磨后得到的混合粉体的粒度≤0.02mm。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述一级预烧和二级预烧的温度独立地为840～860℃，所述一级预烧和二级预烧的保温时间独立地为1～2h...

【专利技术属性】
技术研发人员：王华，刘浩男，许积文，杨玲，周尚菊，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：