一种自析晶微晶玻璃及其制备方法和应用与流程

本发明涉及发光材料，特别涉及一种自析晶微晶玻璃及其制备方法和应用。

背景技术：

目前商用的白光led(以下简称为wled)采用蓝光inganled芯片与y3al5o12:ce³⁺黄色荧光粉这种二元色调的组合(以下简称为bled+yag:ce)来实现白光，其具体机理是蓝光芯片发出的光一部分照在黄色荧光粉层使其发出黄光，剩余部分蓝光透过荧光粉层与其发出的黄光互补形成白光。这种wled的不足之处在于其在红色光谱区发光较弱，这直接导致了商用wled色温偏高(通常位于4500-6500k)，显色指数(以下简称为cri)偏低，通常小于80，与白炽灯相比是一种光线刺眼、色调阴冷的白光。为解决这一问题，一个替代方法是紫光芯片(通常发光波长在380～420nm)激发的白光led。然而传统led硅脂封装的方式导致两个很严重的问题。一是由于不同荧光粉的热猝灭特性不同，led运转过程中产生的热量将会造成三基色荧光粉色坐标的漂移。二是长期大功率运转下，led产生的热将会加速硅脂的老化，从而大大降低荧光粉的性能，这些问题在大功率白光led方面影响更大，从而严重限制了荧光粉在大功率led下的应用。因此，探索新型、稳定的能替代硅脂封装的紫外芯片led用荧光材料是十分必要的。微晶玻璃结合了玻璃容易制备、可塑性好和价格低廉的特点，以及荧光粉多晶发光效率高的特点。用微晶玻璃代替树脂封装的方式给高功率led的应用提供了另外一种思路，既能替代传统的封装材料，又能保持荧光粉较好的发光。传统的荧光微晶玻璃一般通过母体玻璃的制备和后续热处理过程而得到，这种复杂的制备过程势必会影响其应用和加重能耗。本发明中的bi掺杂微晶玻璃具有高效发光、价格低廉、对环境友好等优点，在紫外芯片激发的白光led领域表现出一定的应用前景。

技术实现要素：

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种自析晶微晶玻璃，可不经过传统的热处理直接获得，且在紫外光350nm激发下具有强烈的宽带黄光发射，发光范围(410-750nm)覆盖蓝光、绿光和红光区，发光峰位为560nm。

本发明的另一目的在于提供上述自析晶微晶玻璃的制备方法，制备较为简单，可大量生产。

本发明的再一目的在于提供上述自析晶微晶玻璃的应用。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种自析晶微晶玻璃，以bi³⁺掺杂的zro2为微晶相；所述微晶玻璃的组成为zro2-al2o3-baco3-h3bo3-bi2o3，各组分的摩尔百分比分别为：

所述的析晶微晶玻璃，发光波长范围为410-750nm，覆盖蓝光、绿光和红光区，发光峰位为560nm。

所述的自析晶微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：

(1)分别称量原料zro2，al2o3，baco3，h3bo3和bi2o3，均匀混合后，将粉末样品于1300-1600℃熔制，得到均匀玻璃熔体；

(2)将玻璃熔体冷却，即制备成bi³⁺:zro2微晶玻璃。

步骤(1)所述均匀混合，具体为：

置于玛瑙研钵中研磨搅拌至均匀。

步骤(2)所述熔制具体为：

于1300～1600℃熔制10～120min。

步骤(2)所述将玻璃熔体冷却，即制备成bi³⁺:zro2微晶玻璃，具体为：把玻璃熔体倾倒在钢板上冷却成玻璃块，即制备成bi³⁺:zro2微晶玻璃。

所述的自析晶微晶玻璃的应用，用于紫外芯片激发的大功率白光led。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

(1)本发明的bi³⁺:zro2自析晶微晶玻璃，具有宽带黄光发射的，可不经过传统热处理过程直接获得，发光范围(410-750nm)覆盖蓝光、绿光和红光区，发光峰位为560nm。

(2)本发明的bi³⁺:zro2自析晶微晶玻璃可用于紫外芯片激发的白光led和solarblinddetector。

(3)本发明的bi³⁺:zro2自析晶微晶玻璃的制备方法，制备较为简单，成本低，可大量生产。

(4)本发明的bi³⁺:zro2微晶玻璃，激发光可采用常见的紫外芯片，易于获得，十分便捷。

附图说明

图1为实施例1制备的bi³⁺:zro2微晶玻璃的x射线衍射图。

图2为实施例1制备的bi³⁺:zro2微晶玻璃的激发光谱。

图3为实施例1制备的bi³⁺:zro2微晶玻璃的发射光谱。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

本实施例制备的bi³⁺:zro2微晶玻璃，其组成为zro2-al2o3-baco3-h3bo3-bi2o3，各原料摩尔百分比分别为:6％zro2，3％al2o3，26％baco3，63.3％h3bo3和0.7％bi2o3。将各原料分别称量好，置于玛瑙研钵中研磨搅拌使其混合均匀，将粉末样品转移入氧化铝坩埚中。在1550℃的高温箱式电阻炉中熔融20mins，然后把玻璃熔体倒在光滑钢板上形成玻璃块，即形成了bi³⁺:zro2微晶玻璃。

本实施例制备的bi³⁺:zro2微晶玻璃的x射线衍射图谱如图1所示，由图可知该bi³⁺:zro2微晶玻璃析出的晶体与bi³⁺:zro2的标准pd卡片pdf#86-1449对应良好，证实了本实施例所得晶相为zro2。图2为本实施例所得bi³⁺:zro2微晶玻璃在监测560nm发射所得的激发光谱，该微晶玻璃的激发谱覆盖紫外芯片的发射，从而可以很方便地使用紫外芯片来激发。图3为本实施例所得材料在50nm激发下的荧光光谱，可以看到样品在410-750具有超宽带发光，发光峰位于560nm处，源于bi³⁺离子的电子跃迁。

实施例2

本实施例制备的bi³⁺:zro2微晶玻璃，其组成为zro2-al2o3-baco3-h3bo3-bi2o3，各原料摩尔百分比分别为:15％zro2，0％al2o3，10％baco3，74％h3bo3和1％bi2o3。将各原料分别称量好，置于玛瑙研钵中研磨搅拌使其混合均匀，将粉末样品转移入氧化铝坩埚中。在1500℃的高温箱式电阻炉中熔融30mins，然后把玻璃熔体倒在光滑钢板上形成玻璃块，即形成了bi³⁺:zro2微晶玻璃。

本实施的制备的bi³⁺:zro2微晶玻璃的测试结果与实施例1类似，在此不再赘述。

实施例3

本实施例制备的bi³⁺:zro2微晶玻璃，其组成为zro2-al2o3-baco3-h3bo3-bi2o3，各原料摩尔百分比分别为:30％zro2，5％al2o3，0％baco3，63％h3bo3和2％bi2o3。将各原料分别称量好，置于玛瑙研钵中研磨搅拌使其混合均匀，将粉末样品转移入氧化铝坩埚中。在1580℃的高温箱式电阻炉中熔融10mins，然后把玻璃熔体倒在光滑钢板上形成玻璃块，即形成了bi³⁺:zro2微晶玻璃。

本实施例的制备的bi³⁺:zro2微晶玻璃的测试结果与实施例1类似，在此不再赘述。

实施例4

本实施例制备的bi³⁺:zro2微晶玻璃，其组成为zro2-al2o3-baco3-h3bo3-bi2o3，各原料摩尔百分比分别为:30％zro2，0al2o3，0％baco3，68％h3bo3和2％bi2o3。将各原料分别称量好，置于玛瑙研钵中研磨搅拌使其混合均匀，将粉末样品转移入氧化铝坩埚中。在1580℃的高温箱式电阻炉中熔融10mins，然后把玻璃熔体倒在光滑钢板上形成玻璃块，即形成了bi³⁺:zro2微晶玻璃。

本实施例的制备的bi³⁺:zro2微晶玻璃的测试结果与实施例1类似，在此不再赘述。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。