一种掺钇发黄绿光玻璃的制备方法与流程

本发明涉及一种掺钇玻璃的制备方法，特别涉及一种掺钇发黄绿光玻璃的制备方法。

背景技术：

光致发光是指物体依赖外界光源进行照射，从而获得能量，产生激发导致发光的现象。当某种物质受到激发后，物质将处于激发态，激发态的能量会通过光或热的形式释放出来。如果这部分的能量是位于可见、紫外或是近红外的电磁辐射，此过程称之为发光过程。激发后能够发光的物质就叫做发光材料。发光材料种类繁多，发光原理各不相同，发光特性也各有千秋。发光材料主要有光致发光材料、阴极射线发光材料、电致发光材料、辐射发光材料、光释发光材料和热释发光材料等种类，其中光致发光材料应用前景广阔，在各个领域应用前景巨大。其中尤以稀土发光材料格外引人注目。

稀土因其特殊的电子层结构，而具有一般元素所无法比拟的光谱性质，稀土发光几乎覆盖了整个固体发光的范畴。稀土元素电子能级丰富，激发态寿命长。稀土发光材料光吸收力强，转换效率高，发光谱带窄，色纯度高，色彩鲜艳，光吸收能力强，转换效率高，且物理与化学性能稳定，被广泛应用于照明、显示、显像、医学放射图像、辐射场的探测和记录等领域，形成了很大的工业生产和消费市场规模。

近年来白光LED有逐渐取代白炽灯与荧光灯等传统照明手段的趋势。主要是由于白光LED高效节能，寿命长且环保。目前实现白光的主流是蓝色芯片加荧光体的组合以及芯片UV芯片加荧光体的组合。但只有蓝色芯片加黄绿光荧光体YAG：Ce白光能够满足一般要求，得以实现商业化。但该模式显色指数较低，在某些特殊场合使用受限。

目前，白光LED用黄绿色荧光粉主要有硅酸盐，氮化物和钼酸盐荧光粉。专利CN101292009B公开了一种硅酸盐体系A2SiO4：Eu²⁺D，A是至少一种选自Sr、Ca、Ba、Zn、Cd；D是至少一种选自F、Cl、Br、I、P、S、N的掺杂剂。该荧光粉在280～490nm之间能被有效激发，发射波长在460～590nm之间。但该专利所制备的荧光粉的发光效率偏低、稳定性能较差，无法满足实际应用的需求；Eu²⁺激活的氮化物和氮氧化物也受到很大关注。专利CN102533260A公开了一种氮氧化物A1-xSiyOzN2/3+4/3y-2/3z：xEu(A＝Ca，Sr)荧光体的制备方法，该样品发光波长在530～45nm之间，但此类荧光粉的合成需要高温(1600～1800℃)、高压，合成条件较为苛刻，对电能的损耗很大；张伟杰等人(张伟杰,冯文林,程雪羚,等.新型黄绿色荧光粉BaMoO4:Pr³⁺的制备与光致发光性质研究[J].光学学报,2014,34(9):201-204.)采用传统高温固相法研制出了黄绿色荧光粉Ba1-xMoO4：xPr³⁺，这种荧光粉可以被430～500nm的蓝光有效激发，发射较强的黄绿光。但是这些利用高温固相法制备的荧光粉颗粒形貌不规则，粒度分布广，对于作为LED荧光粉来说是个很大的缺陷。在封装应用中会出现混粉问题，不用荧光粉之间存在热稳定性差异，再吸收和光导出等问题。而稀土离子掺杂的光转换玻璃制备工艺简单；成本低廉；化学稳定性良好；热稳定性良好；光学质量高；与LED结合加工简单，这些优点使得光转化玻璃称为LED调节光色参数的一个潜在途径。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种无色、透明、发光强度高、亮度高、色度纯、熔制温度低、成玻性能优良、制备工艺简单、热稳定性及化学稳定优良的掺钇发黄绿光玻璃的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

1)首先，按摩尔分数将18～22mol％的Tb2O3，22～26mol％的B2O3，11～15mol％的Ga2O3，2～6mol％的Y2O3，13～17mol％的GeO2，20～24mol％的SiO2，0～1mol％的Sb2O3，0.3～1mol％的SnO2，0.3～1mol％的ZrO2混合至均匀形成配合料；

2)其次，将配合料加入已经升温至1450～1500℃的铂金坩埚中，保温30分钟；

3)然后，通过30分钟将炉温降温至1380℃，并保温30min；

4)最后，将熔融的玻璃液倒入250～380℃的石墨模具中，定型后放入710℃的炉中，保温3h后，以1℃/分钟的降温速率降温至室温即得透明掺钇发黄绿光玻璃。

所述的B2O3由分析纯的硼酐引入，GeO2由分析纯的二氧化锗引入，Tb2O3、Ga2O3、Y2O3、Sb2O3，SnO2，ZrO2分别由分析纯的七氧化四铽，氧化镓，氧化钇，三氧化二锑，氧化锡，氧化锆引入。

所述的SiO2采用60目的石英砂，其中，石英砂中三氧化二铁的含量小于100ppm。

所述的步骤1)的混合至均匀度大于98％后形成配合料。

本发明通过高温熔融工艺，不用气氛保护，在空气中熔化制备了掺钇发黄绿光玻璃。该工艺制备的发黄绿光玻璃稀土发光强度高、亮度高、色度纯、熔制温度低、成玻性能优良、制备工艺简单、热稳定性及化学稳定优良。

按照本发明制备方法得到的发黄绿光玻璃产品颜色稳定、显色指数高，色彩还原性好；此外，按照本发明制备方法得到的发黄绿光玻璃产品制备容易，工艺简单，成本低，适于工业化生产。

附图说明

图1是实施例1制备的无色透明可发黄绿光玻璃的发光光谱图，其中横坐标为发射光波长，纵坐标为发射光强度。

图2是实施例1制备的无色透明可发黄绿光玻璃的在365nm波长的紫外激发下的实物发光照片。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

以下实施例中B2O3由分析纯的硼酐引入，GeO2由分析纯的二氧化锗引入，SiO2由60目的石英砂引入，其中，石英砂中三氧化二铁的含量小于100ppm，Tb2O3、Ga2O3、Y2O3、Sb2O3，SnO2，ZrO2分别由分析纯的七氧化四铽，氧化镓，氧化钇，三氧化二锑，氧化锡，氧化锆引入。

实施例1：

1)首先，按摩尔分数将18mol％的Tb2O3，24mol％的B2O3，15mol％的Ga2O3，5.2mol％的Y2O3，15mol％的GeO2，22mol％的SiO2，0.3mol％的SnO2，0.5mol％的ZrO2混合至均匀度大于98％后形成配合料；

2)然后，将配合料加入已经升温至1450℃的铂金坩埚中；保温30分钟；

3)然后，通过30分钟将炉温降温至1380℃，并保温30min；

4)最后，将熔融的玻璃液倒入250℃的石墨模具中，定型后放入710℃的炉中，保温3h后，以1℃/分钟的降温速率，降温至室温即得透明可发黄绿光玻璃。

附图1是所制备无色透明可发黄绿光玻璃在激发波长为374nm下的光致发光光谱，其中横坐标为发射光波长，纵坐标为相对强度。由图1可以看出，所制备的掺钇发黄绿光玻璃，最强发射光波长为544.2nm，而在490.8nm，590.4nm，620.4nm处发射光强度很弱。

附图2是所制备无色透明掺钇发黄绿光玻璃在在365nm波长的紫外激发下的实物发光照片。由图2可以看出，所制备的掺钇发黄绿光玻璃呈现明亮的黄绿色，并且试样透明。

实施例2：

1)首先，按摩尔分数将21.85mol％的Tb2O3，24mol％的B2O3，13mol％的Ga2O3，2mol％的Y2O3，17mol％的GeO2，20mol％的SiO2，0.5mol％的Sb2O3，1mol％的SnO2，0.65mol％的ZrO2混合至均匀度大于98％后形成配合料；

2)然后，将配合料加入已经升温至1460℃的铂金坩埚中；保温30分钟；

3)然后，通过30分钟将炉温降温至1380℃，并保温30min；

4)最后，将熔融的玻璃液倒入315℃的石墨模具中，定型后放入710℃的炉中，保温3h后，以1℃/分钟的降温速率，降温至室温即得透明可发黄绿光玻璃。

实施例3：

1)首先，按摩尔分数将20mol％的Tb2O3，22mol％的B2O3，11mol％的Ga2O3，6mol％的Y2O3，14.9mol％的GeO2，24mol％的SiO2，0.6mol％的Sb2O3，0.5mol％的SnO2，1mol％的ZrO2混合至均匀度大于98％后形成配合料；

2)然后，将配合料加入已经升温至1475℃的铂金坩埚中；保温30分钟；

3)然后，通过30分钟将炉温降温至1380℃，并保温30min；

4)最后，将熔融的玻璃液倒入350℃的石墨模具中，定型后放入710℃的炉中，保温3h后，以1℃/分钟的降温速率，降温至室温即得透明可发黄绿光玻璃。

实施例4：

1)首先，按摩尔分数将22mol％的Tb2O3，26mol％的B2O3，12mol％的Ga2O3，4mol％的Y2O3，13mol％的GeO2，21.05mol％的SiO2，1mol％的Sb2O3，0.65mol％的SnO2，0.3mol％的ZrO2混合至均匀度大于98％后形成配合料；

2)然后，将配合料加入已经升温至1500℃的铂金坩埚中；保温30分钟；

3)然后，通过30分钟将炉温降温至1380℃，并保温30min；

4)最后，将熔融的玻璃液倒入380℃的石墨模具中，定型后放入710℃的炉中，保温3h后，以1℃/分钟的降温速率，降温至室温即得透明可发黄绿光玻璃。

本发明通过高温熔融工艺，不用气氛保护，在空气中熔化制备了无色透明发黄绿光玻璃。该工艺制备的发黄绿光玻璃发光强度高、亮度高、色度纯、熔制温度低、成玻性能优良、制备工艺简单、热稳定性及化学稳定优良。按照本发明制备方法得到的发黄绿光玻璃产品颜色稳定、显色指数高，色彩还原性好；此外，按照本发明制备方法得到的发黄绿光玻璃产品透明性好，制备容易，工艺简单，适于工业化生产。所制备的无色透明发黄绿光玻璃可以用于白光发光器件，亦可用于蓝光发光二极管(LED)的有效激发。因此，用该方法制备的掺钇发黄绿光玻璃具有可观的经济和社会效益，应用前景十分广阔。