适于过渡金属离子发光的氧氟玻璃陶瓷研究 - 硫系玻璃 | 宁波大学红外材料及器件实验室
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适于过渡金属离子发光的氧氟玻璃陶瓷研究
作者: irglass 时间: 2016-04-15 浏览:2,817 次

在前两篇快报[Nano Letters, 15 [10] 6764-69 (2015).; Opt Lett, 40 [22] 5263-66 (2015).]的基础上,继续整理了KF-ZnF2-SiO2氧氟玻璃陶瓷的晶化机理和Ni2+离子掺杂发光的工作。

一是,在不同组分的KF-ZnF2-SiO2玻璃中能析出K2SiF6ZnF2、和KZnF3 等氟化物纳米晶,均能为Ni2+离子提供六配位八面体单元,使其具有近红外发光的光学活性;在405nm激发下,观察到了不同晶体中Ni2+离子的近红外宽带发光,并分析其变化的原因(图一)。二是,总结了氧氟玻璃的纳米晶化机理:

在液滴型分相玻璃中,可迁移离子K+Zn2+以及网络结构单元[SiOxF4-x]富集于液滴分相,在析晶热处理温度下,富SiO2玻璃基质包围的这种富氟液滴分相如同处于密闭容器,优先发生近乎液相的成核和晶粒生长反应;在这种类液相析晶反应中,Si-F键有着最高的键能,容易形成稳定化学键,组织成晶体结构框架,得到K2SiF6纳米晶镶嵌的玻璃陶瓷微观结构;由于Si原子是玻璃网络框架,难以迁移,所以在液滴型分相中无法形成大尺寸的K2SiF6单晶,呈现为一种混合多晶状态。类似现象在70SiO2–7Al2O3–16K2O–7LaF3玻璃的晶化反应中也可以观察到。即液滴型分相有助于获得高键能的稳定氟化物多晶,如K2SiF6KLaF4等。

在贯通型分相玻璃中,可迁移离子K+Zn2+以及网络结构单元[SiOxF4-x]富集于贯通分相,在析晶热处理温度下优先发生近乎液相的成核和晶粒生长反应;不同的是该富氟液滴分相是一种开放结构,可迁移离子K+Zn2+等在此连通结构内可以自由移动,改变了析晶反应过程;在这种类液相析晶反应中,可迁移离子K+Zn2+被负电荷的F-吸引聚集,从而倾向于组织成晶体结构框架,得到KZnF3纳米晶镶嵌的玻璃陶瓷微观结构;K+Zn2+以及F-在玻璃网络框架中都能自由移动,所以在贯通型分相中形成了KZnF3单晶,晶粒尺寸接近于富氟分相通道的宽度。该析晶过程如同Zn(CH3CO2)2·2H2OKF·2H2O溶液的水热反应。因此,我们认为贯通型分相有助于获得可迁移离子构成的氟化物单晶,且晶粒尺寸与分相通道的宽度一致。该工作发表在The Journal of Physical Chemistry C, 120 [8] 4556-63 (2016)

1  K2SiF6ZnF2、和KZnF3的晶体结构,及其掺杂Ni2+离子后玻璃陶瓷的近红外宽带发光