專利名稱：一種熒光顏色可調(diào)的氧化鋅玻璃的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開一種熒光顏色可調(diào)的氧化鋅玻璃及其制備方法，屬于玻璃與其他材料的接合的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
因其能阻擋紫外線并在可見光區(qū)透明，玻璃是一種價(jià)廉卻應(yīng)用非常廣泛的光學(xué)材料，在建筑領(lǐng)域獲得重要應(yīng)用。為了擴(kuò)大玻璃的應(yīng)用范圍和增強(qiáng)玻璃產(chǎn)品的競爭力，人們一直努力賦予玻璃新的功能 。其中，充分利用太陽光中的紫外線，能使玻璃產(chǎn)生可見熒光的玻璃顯得特別有吸引力，因?yàn)闊晒獠Ａa(chǎn)生可見熒光將增強(qiáng)室內(nèi)的光亮。納米氧化鋅是一種寬禁帶直接半導(dǎo)體，無毒，化學(xué)物理性能耐熱耐光，它的帶寬為
3.3eV，可吸收波長小于375納米的紫外光而透過對(duì)整個(gè)可見光區(qū)的光是透明的。在波長小于375納米的紫外光照射下，納米氧化鋅可發(fā)出波長位于380納米的紫光和波長位于500納米左右的綠光，其中380納米的紫光和500納米左右的綠光之間的相對(duì)強(qiáng)度是受晶體中氧缺陷多少來決定的。若氧缺陷多，則綠光強(qiáng)紫光弱；反之則綠光弱紫光強(qiáng)。本發(fā)明將納米氧化鋅引入到玻璃體中，通過控制制備氧化鋅玻璃過程中的燒結(jié)溫度來控制納米氧化鋅晶體中氧缺陷多少，從而制成熒光顏色可調(diào)的氧化鋅玻璃。這種熒光玻璃將原先被白白吸收掉的紫外線轉(zhuǎn)換成有用的可見熒光，不僅僅增強(qiáng)了室內(nèi)的光亮，而且有利于對(duì)太陽光中紫外線的吸收。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種熒光顏色可調(diào)的氧化鋅玻璃及其制備方法。所述的氧化鋅玻璃含有玻璃組分和納米氧化鋅組分。本發(fā)明所述的氧化鋅玻璃，其特征在于納米氧化鋅組分的質(zhì)量占復(fù)合材料質(zhì)量的比例在百萬分之一至百分之五十之間。本發(fā)明所述的氧化鋅玻璃，其特征在于(a)能夠有效地吸收波長小于375納米的紫外光；(b)在400-1100納米波段范圍內(nèi)的透射率大于50% ；(c)在紫外光作用下能發(fā)射藍(lán)色或綠色或白色熒光，其熒光峰位和顏色由材料的燒制溫度決定。本發(fā)明所述的氧化鋅玻璃，其結(jié)構(gòu)特征在于(a)其中的納米氧化鋅組分具有晶體的性質(zhì)而其中的玻璃組分具有非晶體的性質(zhì)；(b)其中的納米氧化鋅組分分布在玻璃介質(zhì)中或分布在玻璃介質(zhì)表面上。本發(fā)明所述的氧化鋅玻璃，其特征在于制備步驟包括但不限于(a)將細(xì)小的鋅粉均勻分布在玻璃的表面上或?qū)⒓?xì)小的鋅粉與玻璃粉體充分混合，獲得鋅與玻璃的混合物；(b)將所述的鋅與玻璃的混合物在含有氧氣的氣體中加熱，加熱溫度在500至1500攝氏度之間，獲得經(jīng)過熱處理的鋅與玻璃的混合物；(c)將經(jīng)過熱處理的混合物注入模具冷卻至室溫或直接冷卻至室溫后，獲得所述的熒光氧化鋅玻璃；(d)通過改變材料的燒結(jié)溫度從而制成熒光顏色不同的氧化鋅玻璃。
本發(fā)明所述的納米氧化鋅，其特征在于具有納米棒，納米針，納米線，納米板，四足納米針或多足納米針的幾何形狀。本發(fā)明所述的氧化鋅玻璃，其特征在于(a)材料的燒結(jié)溫度決氧化鋅玻璃的熒光顏色；(b)燒制溫度在接近5 00攝氏度的低溫區(qū)段時(shí)所制備的氧化鋅玻璃具有藍(lán)色熒光特性；(c)燒制溫度在大于800攝氏度的高溫區(qū)段時(shí)所制備的氧化鋅玻璃具有綠色或白色熒光特性。
四

圖I是依據(jù)本實(shí)施方式所制備的納米氧化鋅晶體的吸收光譜圖(上)和氧化鋅玻璃的透射光譜圖(下)；樣品的燒制溫度為500攝氏度。圖2是依據(jù)本實(shí)施方式所制備的氧化鋅玻璃的熒光光譜圖；實(shí)線代表在500攝氏度下燒制的氧化鋅玻璃的熒光光譜圖，虛線代表在800攝氏度下燒制的氧化鋅玻璃的熒光光譜圖。圖3是依據(jù)本實(shí)施方式所制備的氧化鋅玻璃的色度坐標(biāo)圖。
五具體實(shí)施例方式取一片硅酸鹽玻璃板，洗凈干燥后，將直徑小于100納米的鋅粉均勻地撒在硅酸鹽玻璃板上，然后將撒有鋅粉的硅酸鹽玻璃板導(dǎo)入加熱爐中，爐溫定在500攝氏度，加熱時(shí)間為20小時(shí)。熱處理完畢后，讓加熱爐在空氣中冷卻到室溫后，取出硅酸鹽玻璃板。用掃描電子顯微鏡對(duì)所制備的納米氧化鋅晶體進(jìn)行形貌分析，發(fā)現(xiàn)氧化鋅晶體呈納米棒形狀或納米線形狀。用透射電子顯微鏡對(duì)所制備的納米氧化鋅晶體進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)氧化鋅晶體的晶格具有六角密堆結(jié)構(gòu)。圖I是依據(jù)本實(shí)施方式所制備的納米氧化鋅晶體的吸收光譜圖(上)和氧化鋅玻璃的透射光譜圖(下)。有圖I可以看出，納米氧化鋅晶體可吸收波長小于375納米的紫外光，而由此所制成的氧化鋅玻璃在整個(gè)可見光區(qū)的光是透明的。其它參數(shù)不變，改變燒制溫度為800攝氏度，制成800攝氏度下燒制的氧化鋅玻璃。用掃描電子顯微鏡對(duì)所制備的納米氧化鋅晶體進(jìn)行形貌分析，發(fā)現(xiàn)氧化鋅晶體呈四足納米針或多足納米針的幾何形狀。分別測(cè)試在500和800攝氏度下燒制的氧化鋅玻璃的熒光譜，發(fā)現(xiàn)在不同溫度下燒制的氧化鋅玻璃的熒光譜不同。圖2是依據(jù)本實(shí)施方式所制備的氧化鋅玻璃的熒光光譜圖；實(shí)線代表在500攝氏度下燒制的氧化鋅玻璃的熒光光譜圖，虛線代表在800攝氏度下燒制的氧化鋅玻璃的熒光光譜圖。由圖2可以看出，納米氧化鋅可發(fā)出波長位于380納米的紫光和波長位于500納米左右的綠光，其中紫光和綠光之間的相對(duì)強(qiáng)度是受材料燒結(jié)溫度決定。若燒結(jié)溫度高，則綠光強(qiáng)紫光弱；反之則綠光弱紫光強(qiáng)。用色度分析儀對(duì)氧化鋅玻璃材料進(jìn)行色度分析。圖3是依據(jù)本實(shí)施方式所制備的氧化鋅玻璃的色度坐標(biāo)圖。由圖3可見，本實(shí)施方案所制備的氧化鋅玻璃的色度坐標(biāo)從藍(lán)光區(qū)變換到綠光區(qū)。逐步在500至1500攝氏度之間改變燒結(jié)溫度，分別逐個(gè)測(cè)量所燒制的氧化鋅玻璃的色度坐標(biāo)，發(fā)現(xiàn)所得到的色度坐標(biāo)的變化范圍局限于如圖3中橢圓所示的區(qū)間。
權(quán)利要求
1.一種熒光顏色可調(diào)的氧化鋅玻璃，其特征在于所述的氧化鋅玻璃含有玻璃組分和納米氧化鋅組分。
2.如權(quán)利要求I所述的氧化鋅玻璃，其特征在于納米氧化鋅組分的質(zhì)量占復(fù)合材料質(zhì)量的比例在百萬分之一至百分之五十之間。
3.如權(quán)利要求I所述的氧化鋅玻璃，其特征在于(a)能夠有效地吸收波長小于375納米的紫外光；(b)在400-1100納米波段范圍內(nèi)的透射率大于50% ；(c)在紫外光作用下能發(fā)射藍(lán)色或綠色或白色熒光，其熒光峰位和顏色由材料的燒制溫度決定。
4.如權(quán)利要求I或2或3所述的氧化鋅玻璃，其結(jié)構(gòu)特征在于(a)其中的納米氧化鋅組分具有晶體的性質(zhì)而其中的玻璃組分具有非晶體的性質(zhì)；(b)其中的納米氧化鋅組分分布在玻璃介質(zhì)中或分布在玻璃介質(zhì)表面上。
5.如權(quán)利要求I或2或3或4所述的氧化鋅玻璃，其特征在于制備步驟包括但不限于(a)將細(xì)小的鋅粉均勻分布在玻璃的表面上或?qū)⒓?xì)小的鋅粉與玻璃粉體充分混合，獲得鋅與玻璃的混合物；(b)將所述的鋅與玻璃的混合物在含有氧氣的氣體中加熱，加熱溫度在500至1500攝氏度之間，獲得經(jīng)過熱處理的鋅與玻璃的混合物；(c)將經(jīng)過熱處理的混合物注入模具冷卻至室溫或直接冷卻至室溫后，獲得所述的熒光氧化鋅玻璃；(d)通過改變材料的燒結(jié)溫度從而制成熒光顏色不同的氧化鋅玻璃。
6.如權(quán)利要求I或2或3或4所述的納米氧化鋅，其特征在于具有納米棒，納米針，納米線，納米板，四足納米針或多足納米針的幾何形狀。1Z
7.如權(quán)利要求I或2或3或4或5所述的氧化鋅玻璃，其特征在于(a)材料的燒結(jié)溫度決氧化鋅玻璃的熒光顏色；(b)燒制溫度在接近500攝氏度的低溫區(qū)段時(shí)所制備的氧化鋅玻璃具有藍(lán)色熒光特性；(c)燒制溫度在大于800攝氏度的高溫區(qū)段時(shí)所制備的氧化鋅玻璃具有綠色或白色熒光特性。
全文摘要
本發(fā)明公開一種熒光顏色可調(diào)的氧化鋅玻璃及其制備方法，屬于玻璃與其他材料的接合的技術(shù)領(lǐng)域。所涉及的熒光氧化鋅玻璃含有玻璃組分和納米氧化鋅晶體組分，所述的氧化鋅玻璃能夠吸收紫外光，在可見光波段透明，在紫外光作用下能發(fā)射藍(lán)色或綠色或白色熒光。所涉及的熒光氧化鋅玻璃制備步驟是將鋅粉均勻分布在玻璃的表面上或?qū)\粉與玻璃粉體混合后，放入含有氧氣的氣體中進(jìn)行熱處理；將經(jīng)過熱處理的材料注入模具冷卻至室溫或直接冷卻至室溫后，獲得所述的氧化鋅玻璃材料；通過改變材料的燒結(jié)溫度從而制成熒光顏色不同的氧化鋅玻璃。
文檔編號(hào)C03C4/12GK102976613SQ20121052517
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者孫玉強(qiáng), 翟保改, 馬青蘭, 黃遠(yuǎn)明 申請(qǐng)人:常州大學(xué)