一种铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷及其制备方法

摘要

一种铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷及其制备方法，所述铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷包含以下组分，以摩尔百分数计，ZnO：8‑15％，MoO3：6‑10％，SiO2：38‑48％，H3BO3：15‑25％，NaF：11‑18％，Sb2O3：0.2‑0.8％，Eu2O3：0.05‑0.2％，上述各成分的含量之和为100％。采用熔融晶化法制备铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷。本发明制得的铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷的主晶相为ZnMoO4，厚度为2mm铕掺杂透明玻璃陶瓷在可见光区的透过率可以达到84％，晶相为ZnMoO4的微观形貌为球形且分布均匀，铕掺杂明玻璃陶样品的发光光谱在592nm和614nm处存在两个发射峰。

权利要求

1.一种铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷，其特征在于，所述铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷包含以下组分，以摩尔百分数计，ZnO：8‑15％，MoO3：7.2‑10％，SiO2：38‑48％，H3BO3：15‑25％，NaF：11‑18％，Sb2O3：0.2‑0.8％，Eu2O3：0.05‑0.2％，上述各成分的含量之和为100％。

2.如权利要求1所述的铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷，其特征在于，所述铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷包含以下组分，以摩尔百分数计，ZnO：9.5‑13.5％，MoO3：7.2‑

8.8％，SiO2：41‑47％，H3BO3：17‑23％，NaF：12‑16％，Sb2O3：0.4‑0.7％，Eu2O3：0.07‑0.15％，上述各成分的含量之和为100％。

3.如权利要求2所述的铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷，其特征在于，所述铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷包含以下组分，以摩尔百分数计，ZnO：10.2‑12.4％，MoO3：7.2‑

8.8％，SiO2：42.6‑45.6％，H3BO3：19‑21.7％，NaF：13.2‑15.8％，Sb2O3：0.4‑0.6％，Eu2O3：

0.08‑0.12％，上述各成分的含量之和为100％。

4.如权利要求1所述的铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷，其特征在于，所述铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷包含以下组分，以摩尔百分数计，ZnO：12％，MoO3：8％，SiO2：

44.5％，H3BO3：20％，NaF：15％，Sb2O3：0.4％，Eu2O3：0.1％。

5.一种制备如权利要求1‑4任一项 所述的铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)按权利要求1‑4任一项 的摩尔百分数计算称取各物质，放入玛瑙研钵中研磨，充分混合均匀后，置于铂金坩埚中，放入硅钼炉中，以5‑12℃/分钟的速率升温至400‑600℃，恒温0.5‑2小时，以2‑10℃/分钟的速率继续升温至1250‑1450℃，并恒温0.5‑2小时，使原料熔融成液态，将坩埚中的液体倾倒在已预热的模具上固化成型，并迅速放入300‑420℃马弗炉中退火，恒温0.5‑2小时，随炉降至室温，制得铕掺杂透明玻璃；

2)将铕掺杂透明玻璃放入硅碳棒电炉中，以2‑8℃/分钟的升温速率升温至550‑620℃，保温0.5‑2小时，得到铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：

3)将制得的铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷切割，然后用磨抛机对玻璃陶瓷进行双面研磨和抛光，最终得到铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷厚度为2mm。

7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，步骤1)中，以8℃/分钟的速率升温至500℃，恒温1小时，以4℃/分钟的速率继续升温至1300℃，并恒温1小时，使原料熔融成液态，将坩埚中的液体倾倒在已预热的模具上固化成型，并迅速放入350℃马弗炉中退火，恒温1小时，随炉降至室温，制得铕掺杂透明玻璃。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤2)中，将铕掺杂透明玻璃放入硅碳棒电炉中，以4℃/分钟的升温速率升温至590℃，保温1小时，得到铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷。

9.如权利要求5‑8任一项 所述的方法制备得到的铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷在激光或LED中的应用。

说明书

一种铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及陶瓷领域，具体涉及一种铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷及其制备方法。

背景技术

[0002] 钼酸盐具有良好的热稳定性、化学稳定性以及光学性能，是制备稀土发光材料的良好基质材料，以钼酸盐为基质的稀土发光材料的研究近年来越来越受重视。其中ZnMoO4
2+
就是一种具有钨锰铁矿结构的重要无机材料。ZnMoO4是黑钨矿型结构。结构中Zn 位于六个
2‑ 2‑
[MoO4] 四面体中，被6个氧所包围，构成八面体，这些八面体采取共楞连接。[MoO4] 四面体
6+ 2‑ 2‑
发生畸变，Mo 除了与邻近的四个O 连接，还与较远的两个O 相连，形成八面体结构。
3+
ZnMoO4的发光效果比较稳定，蓝色发光带的范围很宽，在460nm附近。也可以由稀土离子Eu
3+ 3+
激活，Eu 被掺入钼酸盐点阵后，与Mo‑O键之间存在能量传递，促进Eu 的发光。可以用作闪
烁材料、发光材料和光催化材料等，用途非常广泛。

[0003] 2015年，魏冉等人利用垂直坩埚下降法制备了黄棕色的ZnMoO4晶体，并研究了其低温发光性能。2017年，温家慧等人利用水热法制备了浅黄色的ZnMoO4单晶体。2019年，
Jianyu Zhang等人制备了浅黄色的ZnMoO4晶体。现在利用化学合成法制备的ZnMoO4粉体的
研究较多，对于ZnMoO4的单晶也有研究，但是以ZnMoO4为晶相的玻璃陶瓷材料还未见报道。
所以，我们在氟硅酸盐玻璃基质的基础上，制备了铕掺杂ZnMoO4为晶相的钼硅酸盐玻璃陶
瓷，在激光材料、LED领域具有潜在的应用价值。目前，铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷还
未见相关报道。

发明内容

[0004] 针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷及其制备方法。

[0005] 本发明是这样实现的，一种铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷，所述铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷包含以下组分，以摩尔百分数计，ZnO：8‑15％，MoO3：6‑10％，SiO2：
38‑48％，H3BO3：15‑25％，NaF：11‑18％，Sb2O3：0.2‑0.8％，Eu2O3：0.05‑0.2％，上述各成分的
含量之和为100％。

[0006] 进一步地，所述铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷包含以下组分，以摩尔百分数计，ZnO：9.5‑13.5％，MoO3：7.2‑8.8％，SiO2：41‑47％，H3BO3：17‑23％，NaF：12‑16％，Sb2O3：
0.4‑0.7％，Eu2O3：0.07‑0.15％，上述各成分的含量之和为100％。

[0007] 进一步地，所述铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷包含以下组分，以摩尔百分数计，ZnO：10.2‑12.4％，MoO3：7.2‑8.8％，SiO2：42.6‑45.6％，H3BO3：19‑21.7％，NaF：13.2‑
15.8％，Sb2O3：0.4‑0.6％，Eu2O3：0.08‑0.12％，上述各成分的含量之和为100％。

[0008] 进一步地，以摩尔百分数计，ZnO：12％，MoO3：8％，SiO2：44.5％，H3BO3：20％，NaF：15％，Sb2O3：0.4％，Eu2O3：0.1％。

[0009] 进一步地，公开了一种制备上述铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷的方法，包括以下步骤：

[0010] 1)按上述摩尔百分数计算称取各物质，放入玛瑙研钵中研磨，充分混合均匀后，置于铂金坩埚中，放入硅钼炉中，以5‑12℃/分钟的速率升温至400‑600℃，恒温0.5‑2小时，以
2‑10℃/分钟的速率继续升温至1250‑1450℃，并恒温0.5‑2小时，使原料熔融成液态，将坩
埚中的液体倾倒在已预热的模具上固化成型，并迅速放入300‑420℃马弗炉中退火，恒温
0.5‑2小时，随炉降至室温，制得铕掺杂透明玻璃；

[0011] 2)将铕掺杂透明玻璃放入硅碳棒电炉中，以2‑8℃/分钟的升温速率升温至550‑620℃，保温0.5‑2小时，得到铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷。

[0012] 进一步地，还包括：

[0013] 3)将制得的铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷切割，然后用磨抛机对玻璃陶瓷进行双面研磨和抛光，最终得到铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷厚度为2mm。

[0014] 进一步地，步骤1)中，以8℃/分钟的速率升温至500℃，恒温1小时，以4℃/分钟的速率继续升温至1300℃，并恒温1小时，使原料熔融成液态。将坩埚中的液体倾倒在已预热
的模具上固化成型，并迅速放入350℃马弗炉中退火，恒温1小时。随炉降至室温，制得铕掺
杂透明玻璃。

[0015] 进一步地，步骤2)中，将铕掺杂透明玻璃放入硅碳棒电炉中，以4℃/分钟的升温速率升温至590℃，保温1小时，得到铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷。

[0016] 进一步地，提供上述方法制备得到的铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷在激光或LED中的应用。

[0017] 本发明的优点及效果：通过成分和含量的优化，以及制备方法工艺参数的优化，本发明制得的铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷的主晶相为ZnMoO4。厚度为2mm铕掺杂透明
玻璃陶瓷在可见光区的透过率为84％左右。晶相为ZnMoO4的微观形貌为球形且分布均匀。
铕掺杂明玻璃陶样品的发光光谱在592nm和614nm处存在两个发射峰。

[0018] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利
要求书来实现和获得。

附图说明

[0019] 图1为铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷的X射线衍射分析谱图。

[0020] 图2为铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷的扫描电子显微镜照片。

[0021] 图3为铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷的透过率曲线。

[0022] 图4为铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷的发射光谱图。

具体实施方式

[0023] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全
部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前
提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0024] 以下结合具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的解释和说明。

[0025] 实施例1

[0026] 按照下述配比称取各组分12ZnO‑8MoO3‑44.5SiO2‑20H3BO3‑15NaF‑0.4Sb2O3‑0.1Eu2O3(物质的量百分比)，称取原料共20克，并充分混合均匀，置于铂金坩埚中，放入硅钼
炉中，以8℃/分钟的速率升温至500℃，恒温1小时，以4℃/分钟的速率继续升温至1300℃，
并恒温1小时，使原料熔融成液态。将坩埚中的液体倾倒在已预热的模具上固化成型，并迅
速放入350℃马弗炉中退火，恒温1小时。随炉降至室温，制得铕掺杂透明玻璃；将铕掺杂透
明玻璃放入硅碳棒电炉中，以4℃/分钟的升温速率升温至590℃，保温1小时，得到铕掺杂含
钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷；将制得的铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷切割，然后用磨抛
机对玻璃陶瓷进行双面研磨和抛光，最终得到铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷厚度为
2mm。采用X射线衍射分析确定铕掺杂透明玻璃陶瓷的主晶相为ZnMoO4，见附图1；采用扫描
电子显微镜确定铕掺杂透明玻璃陶的微观形貌，可见晶粒为球形且分布均匀，见附图2；采
用紫外‑可见‑近红外分光光度计测量厚度为2mm的铕掺杂透明玻璃陶的光透过率，可见光
区可达84％，见附图3；采用荧光光谱仪测量铕掺杂透明玻璃陶的发光光谱，见附图4，样品
3+ 5 7 5 7
在592nm和614nm处存在两个发射峰，分别对应于Eu 的 D0→F1，和D0→F2能级跃迁。

[0027] 实施例2

[0028] 一种铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷，所述铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷包含以下组分，以摩尔百分数计，ZnO：10.8％，MoO3：8.2％，SiO2：45％，H3BO3：21％，NaF：
14.5％，Sb2O3：0.4％，Eu2O3：0.1％。

[0029] 制备上述铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷的方法，包括以下步骤：

[0030] 1)按上述摩尔百分数计算称取各物质，放入玛瑙研钵中研磨，充分混合均匀后，置于铂金坩埚中，放入硅钼炉中，以10℃/分钟的速率升温至485℃，恒温1.5小时，以8℃/分钟
的速率继续升温至1255℃，并恒温1.5小时，使原料熔融成液态，将坩埚中的液体倾倒在已
预热的模具上固化成型，并迅速放入335℃马弗炉中退火，恒温1.2小时，随炉降至室温，制
得铕掺杂透明玻璃；

[0031] 2)将铕掺杂透明玻璃放入硅碳棒电炉中，以3℃/分钟的升温速率升温至575℃，保温2小时，得到铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷。

[0032] 3)将制得的铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷切割，然后用磨抛机对玻璃陶瓷进行双面研磨和抛光，最终得到铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷厚度为2mm。

[0033] 采用X射线衍射分析确定铕掺杂透明玻璃陶瓷的主晶相为ZnMoO4，采用扫描电子显微镜确定铕掺杂透明玻璃陶的微观形貌，可见晶粒为球形且分布均匀，采用紫外‑可见‑
近红外分光光度计测量厚度为2mm的铕掺杂透明玻璃陶的光透过率，可见光区可达83.2％，
采用荧光光谱仪测量铕掺杂透明玻璃陶的发光光谱，样品在592nm和614nm处存在两个发射
3+ 5 7 5 7
峰，分别对应于Eu 的 D0→F1，和D0→F2能级跃迁。

[0034] 实施例3

[0035] 一种铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷，所述铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷包含以下组分，以摩尔百分数计，ZnO：14％，MoO3：6.6％，SiO2：41.4％，H3BO3：23.2％，NaF：
13.9％，Sb2O3：0.75％，Eu2O3：0.15。

[0036] 一种制备上述铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷的方法，包括以下步骤：

[0037] 1)按上述摩尔百分数计算称取各物质，放入玛瑙研钵中研磨，充分混合均匀后，置于铂金坩埚中，放入硅钼炉中，以6℃/分钟的速率升温至550℃，恒温1.5小时，以4℃/分钟
的速率继续升温至1340℃，并恒温1小时，使原料熔融成液态，将坩埚中的液体倾倒在已预
热的模具上固化成型，并迅速放入350℃马弗炉中退火，恒温1.8小时，随炉降至室温，制得
铕掺杂透明玻璃；

[0038] 2)将铕掺杂透明玻璃放入硅碳棒电炉中，以5℃/分钟的升温速率升温至600℃，保温1.5小时，得到铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷。

[0039] 3)将制得的铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷切割，然后用磨抛机对玻璃陶瓷进行双面研磨和抛光，最终得到铕掺杂含钼酸锌晶相透明玻璃陶瓷厚度为2mm。

[0040] 采用X射线衍射分析确定铕掺杂透明玻璃陶瓷的主晶相为ZnMoO4，采用扫描电子显微镜确定铕掺杂透明玻璃陶的微观形貌，可见晶粒为球形且分布均匀，采用紫外‑可见‑
近红外分光光度计测量厚度为2mm的铕掺杂透明玻璃陶的光透过率，可见光区可达83.9％，
采用荧光光谱仪测量铕掺杂透明玻璃陶的发光光谱，样品在592nm和614nm处存在两个发射
3+ 5 7 5 7
峰，分别对应于Eu 的 D0→F1，和D0→F2能级跃迁。

[0041] 虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭
露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明
的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。