專利名稱：共摻雜雙波長(zhǎng)熒光輸出的介孔磷酸鋁玻璃的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及介孔磷酸鋁玻璃，特別是一種共摻雜雙波長(zhǎng)熒光輸出的介孔磷酸鋁玻璃的制備方法。
背景技術(shù)：
激光染料廣泛應(yīng)用于染料激光器、太陽(yáng)能電池以及生物傳感器等領(lǐng)域，尤其用作固體激光染料的可調(diào)諧增益介質(zhì)。同時(shí)在一種固體載體中摻雜兩種或者兩種以上的染料可實(shí)現(xiàn)雙波長(zhǎng)甚至多波長(zhǎng)的輸出，是實(shí)現(xiàn)白光光源的一種有效途徑，也是實(shí)現(xiàn)超寬可調(diào)諧固體染料激光的關(guān)鍵，這樣不用更換增益介質(zhì)就可實(shí)現(xiàn)多波段的激光輸出。由于激光染料在溶劑和固體載體中很容易聚集，導(dǎo)致激光染料的發(fā)光效率比較低。染料聚集導(dǎo)致熒光猝滅的因素決定了多種染料同時(shí)摻雜在一種固體載體中存在很大的困難。染料的發(fā)光性質(zhì)和效率有強(qiáng)烈的環(huán)境依賴性。目前常用的激光染料載體主要包括多孔硅材料(多孔硅玻璃，凝膠)，聚合物材料，分子篩以及其他無(wú)機(jī)復(fù)合材料。然而，染料在多孔硅中聚集嚴(yán)重，熒光效率低；聚合物中的染料熱穩(wěn)定性差，使用壽命短；分子篩材料熒光損失嚴(yán)重，染料摻雜濃度低。正因?yàn)檫@些材料存在諸多缺陷，至今仍沒(méi)有找到一種優(yōu)秀的固體染料載體能超越液體溶劑，這也是固體染料激光器難以突破取代液體染料激光器的關(guān)鍵，也是固體載體中實(shí)現(xiàn)兩種甚至多種染料的摻雜實(shí)現(xiàn)多波段發(fā)光的瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種共摻雜雙波長(zhǎng)熒光輸出的介孔磷酸鋁玻璃的制備方法，以在一塊介孔磷酸鋁玻璃中實(shí)現(xiàn)雙波長(zhǎng)熒光輸出。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種共摻雜雙波長(zhǎng)熒光輸出的介孔磷酸鋁玻璃的制備方法，其特征在于包括下列步驟①制備或獲取所需要量的高比表面積的介孔磷酸鋁玻璃；②將所述的高比表面積的介孔磷酸鋁玻璃浸漬在溶解有羅丹名6G和香豆素102 的有機(jī)溶液中30分鐘以上，然后取出玻璃，用乙醇清洗掉玻璃表面的染料；③將清洗后的玻璃置于50 200°C的恒溫干燥箱中干燥30分鐘以上，即得到雙波長(zhǎng)可調(diào)諧熒光輸出的介孔磷酸鋁玻璃。所述的有機(jī)溶液是能溶解羅丹明6G和香豆素102染料的有機(jī)醇，包括甲醇，乙醇，
異丙醇。所述的羅丹名6G和香豆素102染料的濃度的取值范圍為5X10_7mol/L 10_2mOl/L，羅丹明6G和香豆素102的摩爾比的取值范圍為2. 0 0. 1。所述的高比表面積介孔磷酸鋁玻璃的制備方法(詳見(jiàn)發(fā)明專利，專利申請(qǐng)?zhí)枮?201010126593. 8，公開(kāi)號(hào):CN101792259A)，包括如下步驟①在室溫下配置乳酸鋁和正磷酸H3P04的混合水溶液，其中乳酸鋁和正磷酸的摩爾比為1 1，乳酸鋁的濃度范圍和正磷酸的溶液濃度范圍均為0. 05 0. 2mol/L ；②采用稀氨水調(diào)節(jié)所述的混合水溶液的pH，其pH范圍為2. 00 4. 00 ；③將所述的混合水溶液在室溫下，攪拌至少2小時(shí)；④將攪拌后的混合水溶液轉(zhuǎn)移至帶蓋的玻璃表面皿中，室溫下靜置1 14天；⑤將靜置后的混合水溶液放入烘箱中干燥1 8天得到干燥后的樣品，干燥溫度為 50 100°C ；⑥將干燥后的樣品置于剛玉坩堝中，在馬弗爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)工藝為從室溫以 0. 5 2V /min的速度緩慢升溫至燒結(jié)溫度，燒結(jié)溫度范圍為500°C至800°C，并在燒結(jié)溫度下保溫6小時(shí)以上，即可得到無(wú)色透明高比表面積的磷酸鋁介孔玻璃。本發(fā)明的技術(shù)效果如下1、本發(fā)明使用的介孔磷酸鋁材料具備優(yōu)秀的化學(xué)穩(wěn)定性，低折射系數(shù)和高溫穩(wěn)定性，因此很有可能運(yùn)用在光電子相關(guān)的領(lǐng)域，如固態(tài)染料激光器的染料增益載體，傳感器以及光通信中。尤其是運(yùn)用為激光染料載體，介孔磷酸鋁玻璃不僅具備相似多孔硅的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，光學(xué)均勻性和透過(guò)性，與介孔硅玻璃的中性Si4+相比，AlPO4介孔玻璃中Al3+(及P5+)與激光染料分子中的陰性(及陽(yáng)性)基團(tuán)有更強(qiáng)的鍵合傾向，更有利于激光染料與AlPO4介孔載體鍵合，從而降低染料分子團(tuán)聚，可能較介孔硅玻璃更適宜作為一些激光染料的載體材料。2、眾所周知，羅丹明6G和香豆素102染料是液體染料激光器在530nm和400nm波段廣泛應(yīng)用的高效率激光染料，而香豆素102也是太陽(yáng)能染料電池常用的激光染料。這兩種染料的吸收光譜并不重疊，很難產(chǎn)生自吸收熒光猝滅。因此，同時(shí)摻雜這兩種染料，可實(shí)現(xiàn)在藍(lán)光和黃光波段雙波長(zhǎng)可調(diào)諧的熒光輸出。3、經(jīng)過(guò)熒光發(fā)射光譜檢測(cè)，在320nm波段附近進(jìn)行激發(fā)，本發(fā)明的玻璃材料可得到熒光發(fā)射峰分別位于400nm和530nm附近的雙波長(zhǎng)可調(diào)諧熒光輸出。


圖1是本發(fā)明共摻雜羅丹明6G和香豆素102在介孔磷酸鋁玻璃中的激發(fā)光譜(摻雜濃度均為5X10_7mol/L)圖2是本發(fā)明共摻雜羅丹明6G和香豆素102在介孔磷酸鋁玻璃中的發(fā)射光譜(摻雜濃度均為5X10_7mol/L)
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不能一次限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1 按照本發(fā)明的技術(shù)方案，分別將0. 2g介孔磷酸鋁玻璃浸漬在含有羅丹明6G和香豆素102染料5X 10_7mol/L的乙醇溶液中30分鐘，然后取出玻璃，用乙醇清洗掉玻璃表面的染料，置于50°C真空干燥箱中干燥30分鐘，即可得到雙摻雜共發(fā)射的介孔磷酸鋁玻璃。 采用氙燈測(cè)試激發(fā)和發(fā)射光譜，在320nm的氙燈光激發(fā)下，可得到可調(diào)諧發(fā)射峰位于400nm 和530nm波段的雙波長(zhǎng)熒光輸出，參見(jiàn)圖1和圖2。實(shí)施例2
按照本發(fā)明的技術(shù)方案，分別將0. 2g介孔磷酸鋁玻璃浸漬在含有羅丹明6G和香豆素102染料5X 10_3mol/L的異丙醇溶液中30分鐘，然后取出玻璃，用乙醇清洗掉玻璃表面的染料，置于50°C真空干燥箱中干燥30分鐘，即可得到雙摻雜共發(fā)射的介孔磷酸鋁玻璃。采用氙燈測(cè)試激發(fā)和發(fā)射光譜，可得到雙波長(zhǎng)可調(diào)諧發(fā)射峰位于410nm和535nm波段。實(shí)施例3 按照本發(fā)明的技術(shù)方案，分別將0. 2g介孔磷酸鋁玻璃浸漬在含有羅丹明6G和香豆素102染料5X 10_7mol/L的乙二醇溶液中8小時(shí)，然后取出玻璃，用乙醇清洗掉玻璃表面的染料，置于120°C真空干燥箱中干燥M小時(shí)，即可得到雙摻雜共發(fā)射的介孔磷酸鋁玻璃。 采用氙燈測(cè)試激發(fā)和發(fā)射光譜，可得到雙波長(zhǎng)可調(diào)諧發(fā)射峰位于405nm和532nm波段。實(shí)施例4:按照本發(fā)明的技術(shù)方案，分別將0.2g介孔磷酸鋁玻璃浸漬在含有羅丹明 6G1 X 10_3mol/L和香豆素102染料5 X 10^mol/L的乙醇溶液中8小時(shí)，然后取出玻璃，用乙醇清洗掉玻璃表面的染料，置于120°C真空干燥箱中干燥M小時(shí)，即可得到雙摻雜共發(fā)射的介孔磷酸鋁玻璃。采用氙燈測(cè)試激發(fā)和發(fā)射光譜，可得到雙波長(zhǎng)可調(diào)諧發(fā)射峰位于411nm 和537nm波段。實(shí)施例5 按照本發(fā)明的技術(shù)方案，分別將0.2g介孔磷酸鋁玻璃浸漬在含有羅丹明 6G1 X 10_3mol/L和香豆素102染料2 X 10^mol/L的乙醇溶液中12小時(shí)，然后取出玻璃，用乙醇清洗掉玻璃表面的染料，置于200°C真空干燥箱中干燥M小時(shí)，即可得到雙摻雜共發(fā)射的介孔磷酸鋁玻璃。采用氙燈測(cè)試激發(fā)和發(fā)射光譜，可得到雙波長(zhǎng)可調(diào)諧發(fā)射峰位于412nm 和532nm波段。上述方法可列舉很多，只要在本發(fā)明技術(shù)方案涉及的參數(shù)范圍內(nèi)，該范圍包括羅丹明6G和香豆素102染料的濃度，有機(jī)溶劑的種類，浸漬的時(shí)間，干燥溫度和干燥時(shí)間均可制備出共摻雜雙波長(zhǎng)位于400nm和530nm附近可調(diào)諧熒光輸出的介孔磷酸鋁玻璃。
權(quán)利要求
1.一種共摻雜雙波長(zhǎng)熒光輸出的介孔磷酸鋁玻璃的制備方法，其特征在于包括下列步驟①制備或獲取所需要量的高比表面積的介孔磷酸鋁玻璃；②將所述的高比表面積的介孔磷酸鋁玻璃浸漬在溶解有羅丹名6G和香豆素102的有機(jī)溶液中30分鐘以上，然后取出玻璃，用乙醇清洗掉玻璃表面的染料；③將清洗后的玻璃置于50 200°C的恒溫干燥箱中干燥30分鐘以上，即得到雙波長(zhǎng)可調(diào)諧熒光輸出的介孔磷酸鋁玻璃。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共摻雜雙波長(zhǎng)熒光輸出的介孔磷酸鋁玻璃的制備方法，其特征在于所述的有機(jī)溶劑是能溶解羅丹明6G和香豆素102染料的有機(jī)醇，包括甲醇，乙醇，異丙醇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的共摻雜雙波長(zhǎng)熒光輸出的介孔磷酸鋁玻璃的制備方法，其特征在于所述的羅丹名6G和香豆素102染料的濃度的取值范圍為5X 10_7mol/L 10_2mOl/L，羅丹明6G和香豆素102的摩爾比的取值范圍為2. 0 0. 1。
全文摘要
一種共摻雜雙波長(zhǎng)熒光輸出的介孔磷酸鋁玻璃的制備方法，是在常溫下，將溶膠凝膠法制備的介孔磷酸鋁玻璃浸漬在溶解有羅丹名6G(Rhodamine 6G)和香豆素102(Coumarin 102)兩種激光染料的有機(jī)溶液中一段時(shí)間后，用乙醇溶液清洗玻璃表面的染料，然后將該玻璃置于50～200℃的真空干燥箱中干燥一段時(shí)間后，即可得到一種雙波長(zhǎng)輸出的介孔磷酸鋁玻璃。經(jīng)過(guò)熒光發(fā)射光譜檢測(cè)表明，本發(fā)明玻璃在320nm波段附近進(jìn)行激發(fā)，可得到熒光發(fā)射峰分別位于400nm和530nm附近的雙波長(zhǎng)可調(diào)諧熒光輸出。
文檔編號(hào)C03C4/12GK102153285SQ20101057209
公開(kāi)日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2010年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月3日
發(fā)明者張龍, 李日紅 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所