SPS烧结制备长余辉发光玻璃及其性能的研究

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长余辉发光材料是指在激发光停止照射后,仍能够持续发光的材料,它能把吸收的光能储存起来,在较暗的环境中发出明亮的可见光,长余辉材料被认为是一种储能、节能的发光材料,在多个领域有着广泛的应用。商业用长余辉发光材料一般是具有不同粒度的粉体,应用时常将这些长余辉发光粉体复合到不同的基体中,制成发光制品。玻璃材料的透明性好,是一种理想的长余辉发光材料复合的基质材料。高性能长余辉发光玻璃的制备研究一直受到广大科技工作者的青睐。目前长余辉发光玻璃的制备依然采用熔融法,要经过高温熔融才能制备出发光玻璃。由于高温熔融是个很复杂的过程,所以高性能的长余辉发光玻璃制备一直受限,需要探索新的制备方法。固相烧结法是制备陶瓷材料和金属材料的一种常用方法,用来制备玻璃的研究并不多,因为采用这种方法制备玻璃耗时长并且难以获得高透明的玻璃。本文提出了用介孔二氧化硅做基体与放电等离子体烧结(SPS)这一新型固相烧结方法相结合制备长余辉发光玻璃,同时研究其发光性能,主要研究工作如下:(1)采用TEOS为SiO2前驱体,利用P123为模板剂,经过水热合成等一系列过程合成SBA-15粉体。通过小角XRD衍射、氮气吸附-脱附、扫描电镜和透射电镜对合成的SBA-15粉体进行了系统表征。结果表明:所合成的SBA-15呈六方孔道结构,孔径为6.608nm,比表面积达到了620m2/g;(2)将合成的SBA-15粉体利用放电等离子体烧结技术进行烧结,详细考察了SBA-15粉体的烧结特性,最终确定最佳烧结工艺为:烧结温度1020℃、烧结压力50MPa、保温时间3min。此条件下获得的纯玻璃在紫外-可见光范围内透过率达到了80%;(3)在上述工作的基础上,按照不同比例将商用长余辉发光粉体与SBA-15粉体混合均匀,然后用SPS进行烧结,在烧结压力50MPa、烧结温度980-1140℃,保温3min的条件下,烧结制备了一系列长余辉发光玻璃。荧光光谱、紫外吸收、扫描电镜和XRD测试结果表明:经过SPS烧结后,分散在玻璃里的长余辉稀土发光粉体并没有发生分解,依然保持了原有的发光性能。本文把商用长余辉发光粉体和介孔SBA-15粉体混合,利用SPS烧结技术,成功制备了发光性能优异的长余辉发光玻璃,这为高性能长余辉发光玻璃的制备提供了一种新方法。
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