稀土掺杂氟氧化物玻璃与微晶玻璃的设计、制备及光学性质研究
发布时间：2021-04-14 16:48
本论文围绕稀土掺杂氟氧化物玻璃与微晶玻璃的制备及其光学性质研究展开,包括以下三部分内容:（1）Ce掺杂透明玻璃的制备及全波段抗紫外性能。受环境污染的影响,地球臭氧层逐年变薄,人们也越来越重视抗紫外线（UV）辐射材料的开发。本工作采用熔融淬冷法成功地制备了透明度高的铈掺杂块体玻璃。结合实验过程与激发光谱、发射光谱、衰减曲线和吸收光谱等表征方式,对玻璃中Ce3+和Ce4+离子的比例变化进行了合理推测。由于Ce3+和Ce4+离子的吸收,此系列玻璃样品表现出了优异的抗紫外性能。并且,在高温、紫外辐射、强碱溶液和丙酮等环境下,它们展现出出众的物理、化学稳定性。因此,此系列铈掺杂玻璃在抗紫外辐射元件中具有潜在的应用价值。（2）Ba0.84Gd0.16F2.16:Tb3+微晶玻璃的设计、制备、荧光及闪烁特性。目前,辐射监测、高能物理、医学成像等领域急需性能优良的辐射探测材料。传统闪烁体的制备成本、工艺复杂和荧光量子效率低,限制了其实际应用。本工作报道了一种高效、透明Tb3+掺杂的Ba0.84Gd0.16F2.16微晶玻璃（GC）。与分子动力学模拟结果一致,...
【文章来源】：浙江师范大学浙江省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
（a）发光过程；（b）包含能量传递（S→A）的发光过程
1绪论3潜都展现出自己的独特优势[6,8,9,17]。氧化物玻璃的稳定性优良，但声子能过高，影响稀土离子的发光效率。氟化物玻璃对稀土离子的溶解能力更强，且声子能较低，提高了荧光玻璃的发光效率。但氟化物玻璃有毒、制备成本高、易被腐蚀，限制了其的实际应用。因此，本文选择兼具上述两者长处的氟氧化物玻璃作为基质。图1.2微晶玻璃的透射电子显微图像微晶玻璃是一种由纳米晶相和玻璃相组成的新兴复合型材料[11,18]。将通过熔融淬冷法制备得到的前驱体玻璃进一步地热处理，前驱体玻璃中会析出纳米颗粒。析出的纳米晶体在玻璃相中均匀地分布，嵌在玻璃的网状基质中。如图1.2所示，通过透射电子显微镜图像，可以看到灰黑色的点状颗粒即为析出的纳米晶，其余浅灰色部分即为玻璃相。氟氧化物微晶玻璃不仅保持了传统氧化物玻璃制备快捷、成本低、稳定性好的优点，更重要的是具有氟化物纳米晶的优良光学性能[10,11]。首先，微晶玻璃中所含的纳米晶大小一般在几个nm和几十个nm之间，与可见光和近红外光的波长相差甚远。因此光在微晶玻璃中的散射可以忽略不计，通常微晶玻璃在可见光范围内的透过率可以达到较高水平。其次，相比于氧化物，稀土离子更易溶于氟化物，所以它们往往优先大量聚集在纳米晶相中。最重要的是氟化物纳米晶的声子能较低，约为400cm-1，这给稀土离子提供了优越的发光环境。稀土离子无辐
1绪论9基于氟氧化物玻璃的优点，且已广泛应用于生产、生活中，本文选取了这类玻璃作为新型材料的基质。为了开拓他们的在各个领域的潜在应用，我们通过总结前人经验与分子动力学模拟，不断地对玻璃基质进行改造。于是，我们设计出了光学碱度可调、密度可调、可析出纳米晶相的一系列不同类型氟氧化物玻璃的配方。考虑到不同类型的氟氧化物玻璃具有的特点，我们选择了适合的稀土离子掺入基质中，以实现多种的功能。在光学碱度较高的氟氧化物玻璃中，Ce3+离子的吸收更靠近UVA区域，能更好地实现材料的全波段抗紫外性能。而在光学碱度较低的氟氧化物玻璃中，Eu3+离子会有一定几率被还原为Eu2+离子。在紫外激发下，能在玻璃中同时得到红光与蓝光发射，为后续实现理想白光奠定了基矗另外，当配方中加入了Gd元素以及大量氟化物，玻璃的密度得到了提高，热处理后也出现了氟化物的分相与纳米晶的析出，形成了氟化物微晶玻璃。这类掺杂Tb3+离子的新型基质的荧光性能与闪烁性能得到了大幅提高，在闪烁体材料领域有潜在应用。图1.3稀土掺杂氟氧化物玻璃与微晶玻璃的设计流程图
本文编号：3137667
【文章来源】：浙江师范大学浙江省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
（a）发光过程；（b）包含能量传递（S→A）的发光过程
1绪论3潜都展现出自己的独特优势[6,8,9,17]。氧化物玻璃的稳定性优良，但声子能过高，影响稀土离子的发光效率。氟化物玻璃对稀土离子的溶解能力更强，且声子能较低，提高了荧光玻璃的发光效率。但氟化物玻璃有毒、制备成本高、易被腐蚀，限制了其的实际应用。因此，本文选择兼具上述两者长处的氟氧化物玻璃作为基质。图1.2微晶玻璃的透射电子显微图像微晶玻璃是一种由纳米晶相和玻璃相组成的新兴复合型材料[11,18]。将通过熔融淬冷法制备得到的前驱体玻璃进一步地热处理，前驱体玻璃中会析出纳米颗粒。析出的纳米晶体在玻璃相中均匀地分布，嵌在玻璃的网状基质中。如图1.2所示，通过透射电子显微镜图像，可以看到灰黑色的点状颗粒即为析出的纳米晶，其余浅灰色部分即为玻璃相。氟氧化物微晶玻璃不仅保持了传统氧化物玻璃制备快捷、成本低、稳定性好的优点，更重要的是具有氟化物纳米晶的优良光学性能[10,11]。首先，微晶玻璃中所含的纳米晶大小一般在几个nm和几十个nm之间，与可见光和近红外光的波长相差甚远。因此光在微晶玻璃中的散射可以忽略不计，通常微晶玻璃在可见光范围内的透过率可以达到较高水平。其次，相比于氧化物，稀土离子更易溶于氟化物，所以它们往往优先大量聚集在纳米晶相中。最重要的是氟化物纳米晶的声子能较低，约为400cm-1，这给稀土离子提供了优越的发光环境。稀土离子无辐
1绪论9基于氟氧化物玻璃的优点，且已广泛应用于生产、生活中，本文选取了这类玻璃作为新型材料的基质。为了开拓他们的在各个领域的潜在应用，我们通过总结前人经验与分子动力学模拟，不断地对玻璃基质进行改造。于是，我们设计出了光学碱度可调、密度可调、可析出纳米晶相的一系列不同类型氟氧化物玻璃的配方。考虑到不同类型的氟氧化物玻璃具有的特点，我们选择了适合的稀土离子掺入基质中，以实现多种的功能。在光学碱度较高的氟氧化物玻璃中，Ce3+离子的吸收更靠近UVA区域，能更好地实现材料的全波段抗紫外性能。而在光学碱度较低的氟氧化物玻璃中，Eu3+离子会有一定几率被还原为Eu2+离子。在紫外激发下，能在玻璃中同时得到红光与蓝光发射，为后续实现理想白光奠定了基矗另外，当配方中加入了Gd元素以及大量氟化物，玻璃的密度得到了提高，热处理后也出现了氟化物的分相与纳米晶的析出，形成了氟化物微晶玻璃。这类掺杂Tb3+离子的新型基质的荧光性能与闪烁性能得到了大幅提高，在闪烁体材料领域有潜在应用。图1.3稀土掺杂氟氧化物玻璃与微晶玻璃的设计流程图
本文编号：3137667
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