一種鐠摻雜CdS量子點玻璃及其制備方法技術

本發(fā)明專利技術公開了一種鐠摻雜CdS量子點玻璃，各組分及其所占摩爾百分比包括：SiO

Praseodymium doped CdS quantum point glass and preparation method thereof

The invention discloses a praseodymium doped CdS quantum point glass, wherein each component and the percentage of the moles thereof comprise: SiO;

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
一種鐠摻雜CdS量子點玻璃及其制備方法
本專利技術涉及光學玻璃領域，具體涉及一種鐠摻雜CdS量子點玻璃及其制備方法。
技術介紹
含鉛玻璃是一種最為古老，歷史最為悠久的一種晶質(zhì)玻璃，同時鉛玻璃也是一種最為重要的光學玻璃和電子玻璃。隨著科學技術的發(fā)展，為防止傳統(tǒng)含鉛晶質(zhì)玻璃對環(huán)境的污染以及對人類健康的危害，研制的無鉛晶質(zhì)玻璃中通常用BaO作為主要成分來代替PbO，以降低對人體的危害。鋇硅酸鹽玻璃作為一種晶質(zhì)玻璃，這種玻璃具有較大的色散以及折射率，通常被作為晶質(zhì)玻璃，用于制備光學用玻璃、防輻射玻璃等等，通過摻入一些熒光材料可以實現(xiàn)對光學性能的改善與調(diào)節(jié)。量子點作為一種最新型的熒光材料，可調(diào)節(jié)產(chǎn)生不同顏色的單色光，此外，它同時還具有激發(fā)光譜寬并且連續(xù)分布，發(fā)射光譜單色性好和穩(wěn)定性高等優(yōu)點。同時，量子點摻雜玻璃是一種新型的增強稀土離子發(fā)光效率的一種方法，通過控制量子點的大小可以使一種材料發(fā)出不同頻率的光，并且在其發(fā)光范圍內(nèi)可以通過控制尺寸的大小可以連續(xù)發(fā)光，這種光致發(fā)光的的特性在一定程度上可以敏化稀土離子發(fā)光，增強稀土離子的發(fā)光效率。稀土鐠離子作為一種重要的熒光材料，稀土鐠離子發(fā)光材料已廣泛應用于顯示、發(fā)光領域，但是關于目前的稀土離子熒光材料還存在一些待解決的問題，如：稀土離子發(fā)光光譜的調(diào)控、稀土離子熒光效率的改善以及發(fā)光機理的研究。因此，將鋇硅酸鹽晶質(zhì)玻璃與CdS量子點和稀土鐠離子相結合起來，可以實現(xiàn)CdS量子點與稀土鐠離子之間的能量轉(zhuǎn)移，得到一種新型的光學材料，即提高了玻璃中稀土離子的熒光效率，又得到了一種新型的光學玻璃。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術的目的在于提供一種鐠摻雜CdS量子點玻璃，可以敏化稀土鐠發(fā)光，顯著提高所得玻璃材料的發(fā)光效率，且涉及的原料和制備方法簡單，合適推廣應用。為實現(xiàn)上述目的，本專利技術采用的技術方案為：一種鐠摻雜CdS量子點玻璃，各組分及其所占摩爾百分比包括：SiO245-55％，Na2O10-20％，BaO7-15％，Al2O33-8％，ZnO7-14％，ZnS0.5-3％，CdO0.5-2％，Pr2O30.5-1.5％，各組分所占摩爾百分數(shù)之和為100％。上述方案中，所述Na2O由Na2CO3引入，BaO由BaCO3引入。上述一種鐠摻雜CdS量子點玻璃的制備方法，它包括如下步驟：1)按比例稱取SiO2、Na2O、BaO、Al2O3、ZnO、ZnS、CdO和Pr2O3，各原料所占摩爾百分比數(shù)為：SiO245-55％，Na2O10-20％，BaO7-15％，Al2O33-8％，ZnO8-9％，ZnS0.5-3％，CdO0.5-2％，Pr2O30.5-1.5％；將稱取的各原料研磨混合均勻，得基質(zhì)玻璃混合料；2)將基質(zhì)玻璃混合料進依次進行熔制、出料成型、退火，然后隨爐冷卻至室溫，得鐠摻雜CdS玻璃；3)將所得鐠摻雜CdS玻璃進行熱處理，即得所述鐠摻雜CdS量子點玻璃。上述方案中，所述Na2O由Na2CO3引入，BaO由BaCO3引入。優(yōu)選的，步驟1)中所得基質(zhì)玻璃混合料加熱至250-300℃保溫1～3h，可有效降低Cd元素的揮發(fā)。上述方案中，步驟2)中所述熔制工藝為：將基質(zhì)玻璃混合料轉(zhuǎn)移至1100-1200℃的坩堝內(nèi)，繼續(xù)升溫至1250-1350℃保溫0.5-2h，得玻璃液。上述方案中，步驟2)中所述退火工藝為：加熱至350-450℃保溫1-3h。上述方案中，步驟3)中所述熱處理工藝為：加熱至510-570℃保溫5-20h。優(yōu)選的，所述熱處理工藝為：加熱至540-550℃保溫8-10h。本專利技術通過在鋇硅酸鹽晶質(zhì)玻璃中摻入CdS量子點以及稀土鐠離子，得到了一種新型的光學材料，對光學玻璃的熒光特性進行了改進，同時提高了稀土離子的熒光效率。與現(xiàn)有技術相比，本專利技術的有益效果為：1)本專利技術通過調(diào)節(jié)玻璃中ZnO/CdS的比值，合理設計基質(zhì)玻璃組成，調(diào)節(jié)并優(yōu)化玻璃的熔制工藝，實現(xiàn)CdS量子和鐠元素這兩種熒光組分對鋇硅酸鹽玻璃體系的同步改性，實現(xiàn)其熒光性能的顯著提高。2)本專利技術以ZnS和CdO為原料，以ZnO為調(diào)節(jié)劑，并通過調(diào)節(jié)熱處理制度，有效調(diào)節(jié)CdS的析晶狀態(tài)，可以得到不同尺寸的量子點，在較寬的熱處理溫度范圍內(nèi)，使得CdS量子點能級以及帶隙發(fā)生連續(xù)改變，從而實現(xiàn)CdS量子點與稀土鐠之間的能量轉(zhuǎn)化，顯著提升鐠離子的發(fā)光強度。3)本專利技術涉及原料來源簡單、成本低，通過優(yōu)化基質(zhì)玻璃配方并結合簡單的熔制和熱處理工藝，一步實現(xiàn)鐠摻雜CdS量子點玻璃的制備，且所得玻璃材料的量子效率高，在紫外和可見光范圍內(nèi)具有較高的發(fā)光效率，具有重要的工業(yè)應該前景。附圖說明圖1為實施例1～4所得CdS量子點玻璃的DSC圖。圖2為實施例1～4所得CdS量子點玻璃的XRD圖。圖3為實施例5所得鐠摻雜CdS量子點玻璃的TEM圖。圖4為實施例5～8所得鐠摻雜CdS量子點玻璃的發(fā)射光譜對比圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例進一步對本專利技術進行說明，但本專利技術的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。實施例1一種CdS量子點玻璃，其制備方法包括以下步驟：1)以SiO2、Na2O、BaO、Al2O3、ZnO、ZnS、CdO為原料，其中Na2O由Na2CO3引入，BaO由BaCO3引入，各原料所占摩爾百分比數(shù)為：SiO254％，Na2O18.8％，BaO13.4％，Al2O35.8％，ZnO6％，ZnS1％，CdO1％，將稱取的SiO2、Na2CO3、BaCO3、Al2O3、ZnO、ZnS、CdO原料在陶瓷研缽中充分研磨混合均勻，得到基質(zhì)玻璃混合料，基質(zhì)玻璃混合料加熱至250-300℃保溫2h，可有效降低Cd元素的揮發(fā)；2)將所得基質(zhì)玻璃混合料置于坩堝中轉(zhuǎn)移至1200℃的窯爐中，繼續(xù)升溫至1300℃保溫1小時，得玻璃液，出料，將玻璃液倒入耐熱模具中成型，并送入馬弗爐中于420℃退火2小時，隨爐冷卻至室溫，得到摻雜CdS鋇硅酸鹽玻璃；3)將所得CdS玻璃在550℃溫度下熱處理10h，冷卻即得所述CdS量子點玻璃。實施例2一種CdS量子點玻璃，其制備方法包括以下步驟：1)以SiO2、Na2O、BaO、Al2O3、ZnO、ZnS、CdO為原料，其中Na2O由Na2CO3引入，BaO由BaCO3引入，各原料所占摩爾百分比數(shù)為：SiO252％，Na2O18.8％，BaO13.4％，Al2O35.8％，ZnO8％，ZnS1％，CdO1％，將稱取的SiO2、Na2CO3、BaCO3、Al2O3、ZnO、ZnS、CdO原料在陶瓷研缽中充分研磨混合均勻，得基質(zhì)玻璃混合料，基質(zhì)玻璃混合料加熱至250-300℃保溫2h，可有效降低Cd元素的揮發(fā)；2)將所得基質(zhì)玻璃混合料置于坩堝中轉(zhuǎn)移至1200℃的窯爐中，繼續(xù)升溫至1300℃保溫1小時，得玻璃液，出料，將玻璃液倒入耐熱模具中成型，并送入馬弗爐中于420℃退火2小時，隨爐冷卻至室溫，得到摻雜CdS鋇硅酸鹽玻璃；3)將所得CdS玻璃在550℃溫度下熱處理10h，冷卻即得所述CdS量子點玻璃。實施例3一種CdS量子點玻璃，其制備方法包括以下步驟：1)以SiO2、Na2O、BaO、Al2O3、ZnO、ZnS、CdO為原料，其中Na2O由Na2CO3引入，BaO由BaCO3引入，各原料所占摩爾百分比數(shù)為：SiO252％，Na2O16.8％，Ba本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種鐠摻雜CdS量子點玻璃，其特征在于，各原料及其所占摩爾百分比包括：SiO

【技術特征摘要】
1.一種鐠摻雜CdS量子點玻璃，其特征在于，各原料及其所占摩爾百分比包括：SiO245-55％，Na2O10-20％，BaO7-15％，Al2O33-8％，ZnO7-14％，ZnS0.5-3％，CdO0.5-2％，Pr2O30.5-1.5％，各組分所占摩爾百分數(shù)之和為100％。2.根據(jù)權利要求1所述的鐠摻雜CdS量子點玻璃，其特征在于，各原料及其所占摩爾百分比包括：SiO245-55％，Na2O10-20％，BaO7-15％，Al2O33-8％，ZnO8-9％，ZnS0.5-3％，CdO0.5-2％，Pr2O30.5-1.5％，各組分所占摩爾百分數(shù)之和為100％。3.根據(jù)權利要求1所述的鐠摻雜CdS量子點玻璃，其特征在于，所述Na2O由Na2CO3引入，BaO由BaCO3引入。4.權利要求1或2所述鐠摻雜CdS量子點玻璃的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：1)按比例稱取SiO2、Na2O、BaO、Al2O3、ZnO、ZnS、CdO和Pr2O3，各原料所占摩爾百分比數(shù)為：SiO245-55％，Na2O10-20％，Ba...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：田培靜，張哲，朱時美，程金樹，袁堅，
申請(專利權)人：武漢理工大學，
類型：發(fā)明
國別省市：湖北,42