《貴金屬-氟化物微晶協同增強稀土摻雜玻璃上轉換髮光》是依託昆明理工大學，由胡曰博擔任項目負責人的地區科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：貴金屬-氟化物微晶協同增強稀土摻雜玻璃上轉換髮光
- 項目類別：地區科學基金項目
- 項目負責人：胡曰博
- 依託單位：昆明理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
稀土摻雜玻璃上轉換髮光技術在固態雷射、光纖通信、數據存儲、三維立體顯示和軍事對抗等諸多領域具有巨大套用價值。目前，制約該技術發展的關鍵問題之一是：玻璃基質中所摻雜稀土離子的上轉換髮光效率低。本項目擬通過研究以下內容，解決上述問題：（1）以傳統熔融淬冷法和兩步熱處理法為主要技術手段，構建包含不同賦存狀態貴金屬和氟化物微晶的稀土摻雜玻璃體系，研究貴金屬對氟化物微晶析出的影響，並確定相應材料的最佳製備工藝條件；（2）包含貴金屬和氟化物微晶稀土摻雜玻璃材料的上轉換髮光機理，及兩者在增強稀土上轉換髮光效率中的作用和協同關係；（3）所研究玻璃體系中，稀土摻雜方式和Sol-gel工藝下高稀土摻雜濃度對稀土上轉換髮光效率和光譜特徵的影響，及稀土上轉換髮光機理等。我們將開發具有高轉換效率和優異光譜特性的新型稀土離子摻雜玻璃上轉換髮光材料，並為此類材料的製備和套用發展提供新思路及理論支持。
結題摘要
針對制約氟氧化物微晶玻璃在稀土摻雜發光基質材料領域套用發展的關鍵難題之一：玻璃中適合稀土離子高效上轉換髮光且經濟環保納米尺寸氟化物晶粒的析出問題。本項目主要研究內容：（1）研究組分調節對稀土摻雜氟氧化物微晶玻璃製備中分相動力學以及自析晶等過程的影響規律，揭示玻璃組分調控下氟化物納米晶粒的析出機制；（2）研究玻璃組分對析出氟化物納米晶粒微觀組成結構、形貌尺寸和稀土離子上轉換髮光的影響規律，以及析出相作用下稀土離子的上轉換髮光機理，結合上述氟化物晶相析出機制研究，獲得近紅外-可見光範圍透光性好，包含稀土離子溶解度高、聲子能量低且經濟環保新型氟化物納米晶粒稀土摻雜氟氧化物微晶玻璃上轉換髮光材料的最佳製備條件，揭示玻璃組分對氟氧化物玻璃中氟化物納米晶粒析出行為和稀土離子上轉換髮光的調控機理。本項目主要在以下方面取得了實質性進展：（1）Ag 納米顆粒的析出導致藍色(476 nm)，綠色(524 和546 nm)和紅色(658 nm)上轉換髮光顯著增強，發光強度最大可增強約5 倍；（2）通過在氟氧鍺酸鹽玻璃中引入Na2CO3 組分，析出了斜方相的NaBaAlF6 晶體，並從SiO2-Al2O3-Na2O-NaF-YF3 玻璃中成功析出了NaYF4 納米晶粒，兩種晶相均有效的改善了稀土離子的上轉換髮光性能；（3）研究了玻璃網路修飾體R2O (R = Li、Na 或K)和中間體ZnO、MgO 等以及熱處理工藝過程對NaYF4 納米晶粒的析出特性及其形貌的影響，並闡述了該影響對稀土上轉換髮光的調控機理。（4）通過J-O 理論，對包含氟化物納米晶粒玻璃體系中稀土離子上轉換髮光機理進行結構分析，並通過DSC 測試對前驅體玻璃及其透明微晶玻璃的熱力學屬性進行計算分析。本項目研究成果將為開發高效環保新型稀土摻雜玻璃實用發光材料，在配方設計和工藝最佳化等方面提供新思路及理論支持。
