论文部分内容阅读
本论文以Ni2+掺杂ZnO-MgO-Al203-Si02(ZMAS)体系为研究对象,制备了以锌镁尖晶石固溶体为主晶相的透明微晶玻璃,研究了材料的热处理条件和光学性能。对CdO-MO-B2O3(M=Zn,Mg,Ni)体系硼酸盐新材料进行了探索,并研究了化合物的红外发光性能。(1)制备了 Ni2+掺杂的ZMAS体系的透明微晶玻璃,研究了微晶玻璃的超宽带发光现象。热分析结果表明样品的玻璃化转变温度(Tg)和析晶峰温度(Tc)分别为754℃和948℃。采用X-射线粉末衍射分析了两种热处理制度对玻璃的晶体形核、晶体生长及物相变化的影响,结果表明采用阶梯温度热处理制度可得到Ni2+掺杂的尖晶石相透明微晶玻璃。(2)利用紫外-可见吸收光谱对所制备的Ni2+掺杂ZMAS微晶玻璃中Ni2+的晶体场配位环境进行研究,发现Ni2+以四配位和六配位共同存在于尖晶石相中;荧光光谱测试表明红外荧光中心位于1324nm的样品荧光半高宽达490nm。样品的超宽带荧光主要是由于微晶玻璃中六配位Ni2+在ZnAl2O4和MgAl2O4形成的尖晶石相固溶体晶体场中的3T2g(3F)→3A2g(3F)能级跃迁。(3)通过两种方法研究了过渡金属Ni2+掺杂的ZMAS体系微晶玻璃样品的形核机理:a.将高温下玻璃熔体缓慢降温至不同温度,得到析出物,研究了析出物的形貌和物相组成;b.将基础玻璃样品在800℃分别保温0.5h、1h、1.5h、2h、3h后,通过X射线衍射技术分析玻璃中的物相变化情况。研究表明,在形核初期,玻璃基质中首先析出钛酸盐相,尖晶石以此为基础形核、长大;随着保温时间延长,钛酸盐相消失,最终表现为尖晶石相,说明形核剂的加入对透明微晶玻璃主晶相微晶体的成分无影响。(4)本文重新合成了课题组发现的Cd2.42Zn0.58B2O6和Cd2MgB2O6新型硼酸盐化合物,并分别展开了进一步研究。本文对Cd2.42Zn0.58B2O6与已知的硼酸盐α-Cd3B206和β-Cd3B206进行了结构上的对比,发现其中[B03]三角形与阳离子中心多面体的连接方式有很大不同;通过对Cd2.42Zn0.58B206的紫外-可见漫反射光谱分析,得出该晶体材料光学带隙为3.96eV,对应的UV截止波长为313nm,这项工作对探索新的硼酸盐化合物具有指导意义。在Cd2MgB206晶体中,Cd2+和Mg2+均占据六配位格点,由于Mg2+半径(r=0.072nm)与Ni2+半径(r=0.069nm)接近,将NiO以一定比例掺杂于Cd2MgB206中,获得了 Ni取代Mg六配位格点的近红外发光材料。这为进一步研究以此为主晶相能够产生近红外发光现象的微晶玻璃提供了新的思路。