硼磷酸盐激光玻璃的制备和光谱性质研究

硼磷酸盐激光玻璃作为一种新型的激光材料,因为其优异的热机械性能以及光学性能,已经引起了广泛的关注。我们用传统的熔融冷却的方法制备了一系列的硼磷酸盐激光玻璃,并对成玻璃区域进行了探讨及确定。由于玻璃结构网络中小体积的BO4单元的存在,对Ba2 ,Ca2 等大半径离子的引入量进行了细致的选择,以保证玻璃网络结构的完整。对制备的掺钕及掺镱的20P2O5-45B2O3-(35-x)MO-xR2O系列玻璃进行了激光拉曼光谱结构分析,并通过具体的结构模型表示B3 周围的精细结构及具体配位特征。同时激光玻璃光谱性质表明,玻璃结构的改变对激活离子的吸收发射光谱有比较大的影响,但通过调整玻璃成分,可以抑制B2O3的加入所导致的荧光焠灭效应。     

B2O3对Yb3+掺杂磷酸盐玻璃结构和光学性能的影响

采用传统熔融淬冷法制备了掺镱硼磷酸盐玻璃,研究了B_2O_3的引入对该玻璃系统光学性能的影响。利用洛仑兹拟合吸收光谱和荧光光谱得到Yb~(3+)在硼磷酸盐玻璃中的能级分裂,计算了晶体场强参数和Yb~(3+)周边配位体结构的非对称性,结合玻璃的结构信息解释Yb~(3+)局域环境和荧光性能的变化。实验结果表明,B_2O_3的引入改变了Yb~(3+)晶体场强参数和周边配位体结构的非对称性,能有效增大Yb~(3+)的d Stark能级分裂值。B_2O_3的引入能交联起磷酸盐长链,使玻璃由链状结构转变为三维网络结构,增强了玻璃的化学稳定性,改善了Yb~(3+)的发光环境。因此,硼磷酸盐玻璃有望作为高功率掺镱基质材料。     

钐硼硅酸盐玻璃组成对吸收谱线的影响

利用传统方法制得了高Sm2O3含量的硼硅酸盐玻璃,讨论了稀土含量以及玻璃组成对稀土玻璃吸收光谱曲线的影响。结果表明：钐硼硅酸盐玻璃的特征吸收峰强度随着Sm2O3含量的增加而增强,同时吸收峰展宽;随着硅硼比的增加,也使得吸收峰的宽化程度增加。为制备对特定波长激光具有高吸收强度的特种光学玻璃提供了依据。     

一种祖母绿充填用无铅低熔点氟磷酸盐玻璃的性能研究

设计并制备了一种可替代有机充填材料填补祖母绿裂隙的xNaF-7LiF-9BaF2-7CaF2-7B2O3-(70-x)P2O5(x分别为50、45、40、35、30)氟磷酸盐系列玻璃。探讨P2O5与NaF物质的量的相对变化对玻璃折射率、密度、转变温度、软化温度、化学稳定性的规律性影响,结果表明本系列玻璃耐酸耐碱性能优异,当x=30时,玻璃具有最低软化温度353℃,折射率、密度均符合祖母绿充填要求,该无铅低熔点玻璃可作为祖母绿充填处理材质。     

Yb3+-Er3+共掺硼磷酸盐玻璃光谱性质的成分依赖性

以Yb^3 -Er^3 共掺的B2O3-P2O5-MO-R2O-Al2O3(M=Zn,Ca,Sr,Ba;R=Li,Na,K)玻璃系统为研究对象,分别分析了B2O3的含量以及加入不同种类的碱金属和碱土金属氧化物对玻璃的光谱性质的影响．研究结果表明,随着B2O3含量的提高,玻璃的自发辐射跃迁几率降低,辐射寿命增长,但吸收截面、相应的积分吸收截面和发射截面减小,玻璃的折射率在B2O3含量为15％(摩尔分数)时达到极小值．随着修饰体阳离子场强的升高,吸收截面和发射截面有增大趋势．     

磷酸盐玻璃结晶参数优化与力学性能研究

采用熔融快冷法制备了P₂O₅-TiO₂-BaO-Na₂O系磷酸盐玻璃。利用Raman散射光谱仪分析了玻璃的结构。利用DSC分析了玻璃的特征温度。利用最低结晶峰法确定了玻璃的最佳形核参数为550℃、2h.利用扫描电子显微镜分析了玻璃与微晶玻璃的微观结构。通过分析密度、摩尔体积、硬度和断裂韧性等参数,确定了玻璃的最佳晶核生长温度为640℃.在640℃进行晶核生长的微晶玻璃获得了最高的致密度,并且具有最高的硬度。     

掺Yb3+硅酸盐和磷酸盐激光玻璃的光谱性质

采用熔融法制得掺Yb3+硅酸盐玻璃和磷酸盐激光玻璃,并对其物理性能和光谱性能进行研究.研究结果表明掺Yb3+硅酸盐玻璃的受激发射截面和荧光寿命分别为0.67×10-20cm2和1.2 ms;而掺Yb3+磷酸盐玻璃的受激发射截面和荧光寿命分别为0.75×10-20cm2和1.0 ms.掺Yb3+硅酸盐玻璃的受激发射截面和荧光寿命的乘积比掺Yb3+磷酸盐玻璃的略大,表明掺Yb3+硅酸盐玻璃有较好的增益效果;掺Yb3+硅酸盐玻璃比掺Yb3+磷酸盐玻璃的热膨胀系数低,但其非线性折射率却远比掺Yb3+磷酸盐玻璃的高.     

钠钡铝磷酸盐玻璃的结构与性质

研究摩尔组成为16 7Na2O·27 8BaO·xAl2O3·( 55 5 -x)P2O5 (x=0, 2 8,5 6, 8 4, 11 1)并掺Nd2O3 的磷酸盐玻璃的密度、分子体积、折射率、玻璃化温度Tg、软化温度Tf、热膨胀系数和化学稳定性与Al2O3 含量的关系,并用红外光谱研究玻璃的结构.研究结果发现,玻璃的密度、折射率、Tg、Tf随Al2O3 含量的增加而增大,分子体积和热膨胀系数随Al2O3 含量的增加而变小,化学稳定性则随之增加逐渐提高.这表明铝离子的引入增强了玻璃内部网链的连接,从而改善了磷酸盐玻璃的物化性质.红外光谱分析表明,P—O—Al吸收峰的变化和玻璃性能的改善是一致的.     

稀土离子掺杂硼铝酸盐玻璃的发光性能

用高温熔融法制备了Eu2+单掺和Dy3+-Eu3+、Tb3+-Eu3+共掺的硼铝酸盐玻璃,研究了其激发和发射光谱性能.结果表明:Eu2+单掺的玻璃在蓝光区域能够产生有效激发,并且发射峰呈现黄绿色发光,随着B2O3含量的增加,玻璃的配位场强度降低,Eu2+的发射峰发生蓝移.Dy3+-Eu3+共掺玻璃中Dy3+在451 nm处呈现最强激发峰,在其激发下Dy3+向Eu3+产生能量传递,并发出蓝、黄和红光.Tb3+-Eu3+共掺玻璃在482 nm蓝光的激发下,Tb3+向Eu3+产生能量转移,并发出绿、黄和红发光.这些发射带与蓝光发光二极管(LED)复合可产生白光.     

稀土硼磷酸盐荧光粉的研究进展

介绍了一类新型的发光材料稀土硼磷酸盐荧光粉 从特性、结构和发展等方面对其进行了概括,并着重阐述了此材料已有的两种制备方法,即固相反应法和水热合成法,以及与此法相应的研究进展状况;同时根据有关的报道及科学的推理,分析提出了溶胶-凝胶法和燃烧法这两种可能的制备方法,并讨论了它们的应用前景 最后,还对该类材料发展过程中所应解决的问题以及以后的发展方向做了分析展望     

新型抗菌玻璃材料的研制

选用硝酸银为主要抗菌添加剂,以硼硅酸盐系玻璃为载体,采用熔融法制备具有较低软化温度的新型抗菌玻璃材料,研究化学组成对玻璃软化温度和抗菌性能的影响。结果表明,玻璃形成的氧化物含量和它与修饰氧化物含量的比值是影响抗菌性能的重要因素,当调整化学组成时,玻璃的抗菌性能和化学稳定性之间存在一定的规律性。     

过渡金属和主族元素硼磷酸盐体系的研究

总结了作者近几年在硼磷酸盐研究中所合成和表征的10多个新化合物,即元素周期表第4周期从Cr至Ga的元素或氧化物与工业催化剂材料BPO4在高温固相反应中,分别合成出具有3种结构类型的新化合物：新结构类型的三方Cr2[BP3O12]、正交AlPO4型的（B,M）[PO4]（M=Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn)和新型四方（Ga,B)PO4;用水热法合成出NaGa[BP2O7(OH)3]、Na2In2[PO3(OH)]4.H2O和Na4Co3H2(PO4)4.8H2O等新化合物。同时还讨论了硼磷酸盐化合物研究的最新进展及结构化学的一般规律。     

示踪元素钐对磷酸盐玻璃微球性质的影响

引入少量的示踪物氧化钐,磷酸盐玻璃的工艺性能不会发生大的变化,制成玻璃微球的方法可以不变。这种微球经中子活化后,在发生β衰变的同时,还伴随γ衰变,放射出的低能氧化钐后,磷酸盐玻璃微球的化学稳定性得到了很好的改善,进一步提高了使用的安全性,这是一种多功能的内放射医疗玻璃微球。     

Sm3+掺杂碱锌硼硅酸盐玻璃的稳定性

为了实现纳米半导体微晶在稀土Sm^3 掺杂碱锌硼硅酸盐基础玻璃中的受控成核、生长,系统研究了基础玻璃的SiO2与B2O3摩尔比以及BaO、ZnO、La2O3、Y2O3、Nb2O5等不同的网络中间体对玻璃稳定性的影响。研究表明：控制SiO2与B2O3摩尔比以及BaO、La2O3、Y2O3、Nb2O5在玻璃中的掺入量均能提高玻璃的形成能力,增加玻璃的稳定性;不同的组分对于玻璃稳定性的改善也具有不同的机制,但是并不影响玻璃的析晶产物。     

改善硼硅基质荧光玻璃发光性能的方法

制备了Na_2O-B_2O_3-SiO_2-ZnO-BaO的基质玻璃,该基质玻璃光学性能良好,透光率高,色泽纯净透明。使用基质玻璃与荧光粉共烧结,打磨至1mm可以得到荧光玻璃样品。发现共烧结30min时荧光玻璃有最大的发光强度,烧结时间过长破坏荧光粉的物理结构,烧结时间过短无法获得较好的光学性能。荧光粉含量(质量百分比)为3%时荧光玻璃发射强度最大,荧光粉过少时光转换效率低,荧光粉过多时出现浓度猝灭效应。使用碳粉还原性气氛烧结最大可以获得425%的发光效率提升。     

碱金属离子对掺铒磷酸盐玻璃除水性质的影响

根据OH^-对Er^3 荧光寿命的影响，研究了掺铒磷酸盐玻璃中碱金属离子类型和含量对OH^-含量的影响．结果表明，采用通干燥O2和CCl4除水的工艺可有效降低玻璃中OH^-的含量．除水效果在通气的最初阶段最为明显，OH^-含量的降低速率随通气时间的延长而减慢，最终趋于动态平衡．比较含不同碱金属离子(Li^ 、Na^ 和K^ )的掺铒磷酸盐玻璃的Er^3 荧光寿命，发现其随碱金属离子半径的增大、玻璃中氧离子体积的上升而缩短；而碱金属离子含量的增加会降低Er^3 的荧光寿命，并且熔体重新吸水的能力变大．     

硼泥制备微晶玻璃的晶化行为

针对硼泥、铁尾矿和粉煤灰的成分特点,系统研究了在不同原料配比条件下微晶玻璃的析晶行为,深入探讨了利用硼泥、铁尾矿和粉煤灰制备矿渣微晶玻璃的原料配比对晶化行为的影响.结果表明:随着硼泥配入量的增加,微晶玻璃的初始析晶温度降低,矿渣微晶玻璃的主析晶相为钙铁辉石,当硼泥配入量为30%~40%时,矿渣微晶玻璃的晶体分布较为均匀,球晶有利于性能的提高.     

两种新型水化磷酸盐的组成及结构

利用ＸＲＤ,固体核磁共振（ＮＭＲ）和扫描电镜－能谱分析（ＳＥＭ－ＥＤＳ）等测试技术对ＣａＯ－ＳｉＯ２－Ｐ２Ｏ５－Ｈ２Ｏ系统中ＣＢＣ材料水化过程进行了研究,发现有两种新型的水化磷酸盐;Ｃ７Ｐ３Ｈｘ和Ｃ６ＰＨｙ前是一种大片状的晶体,三强线为：０．２０９２（１００）,０．８２１６（５６）,０．３０９１（４１）;后呈连续的大小不等的圆形的小颗粒,是一种凝胶相,在两中,至少有一种以双聚体（Ｐ２Ｏ７）＾     

一种新型钨尾矿微晶玻璃

介绍了以钨尾矿为主要原料制备微晶玻璃的方法。用X射线衍射和偏光显微镜分析了微晶玻璃的析晶相及显微结构,探讨了微晶化制度,并对其主要性能进行了测试。结果表明,钨尾矿微晶玻璃的各项性能优良,是一种新型的建筑装饰及耐磨、耐腐蚀材料。     

钢渣对磷酸盐水泥基材料性能的影响机制

研究了利用钢渣制备磷酸镁水泥基材料的可行性,分析了钢渣对磷酸盐水泥基材料的凝结时间、水化特性、力学性能及微结构的影响机制.结果表明:钢渣对磷酸盐水泥性能的作用规律与粉煤灰相似.掺10%钢渣时,因钢渣引入的CaO及水化生成的氢氧化钙,使得磷酸盐水泥凝结硬化加快,且钢渣自身硬度在一定程度改善了硬化水泥浆体抗压强度;随钢渣掺量增加,起胶结作用的水化产物减少,整个体系孔隙增加、结构疏松,游离氧化钙还会使磷酸盐水泥基材料性能出现劣化.钢渣掺入在浆体中并未观察到新的水化产物,但较高掺量下体系微裂纹增多.