基于玻璃网络结构调控的NaLnF4 (Ln=Gd, Y, Lu)玻璃陶瓷合成与发光性能研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
51802064
项目类别：
青年科学基金项目
资助金额：
25.0万
负责人：
李心悦
依托单位：
杭州电子科技大学
学科分类：
E0207.无机非金属半导体与信息功能材料
结题年份：
2021
批准年份：
2018
项目状态：
已结题
起止时间：
2019-01-01 至2021-12-31

项目参与者：
朱怡雯；吴诗婷；彭永昭；袁槊；陈筱；
关键词：
(Ln=Gd 稀土发光材料玻璃陶瓷 Lu)Y NaLnF4

项目摘要

NaLnF4 (Ln=Gd, Y, Lu) is regarded as one of the most efficient upconversion hosts, however, it is quite difficult to grow as monocrystal owing to cubic-to-hexagonal phase transition. As an alternative, glass ceramic is a kind of composite bulk materials, which combines the merits of glass and nanocrystals. In this project, melt quenching and subsequent heat treatment method is adopted. The impact of the growth mechanisms of phase selective nanocrystals on the glass network structure is systematically investigated by changing the composition, grasping the key factors affecting crystallization and growth. And their luminescent properties are also studied corresponding to the nanocrystals microstructure. Guiding by the growth mechanisms, NaLnF4 (Ln=Gd, Y, Lu) nanocrystals embedded glass ceramics are expected to be achieved with outstanding optical performance. Furthermore, this project can promote the understanding of the relationship between the glass network structure and controllable crystallization in depth, providing experimental and theoretical basis for its development.

NaLnF4 (Ln=Gd, Y, Lu)是一类优质的上转换基质材料，然而其单晶生长受到了立方六方相转变的限制。玻璃陶瓷兼具晶体优异的发光性能和玻璃易制备的特点，是一类有望替代单晶的新型复合块体材料。本项目拟采用熔融急冷法和后续晶化处理，通过改变玻璃组分，系统研究玻璃网络结构与特定相可控析晶的关联，探明NaLnF4纳米晶在玻璃基质中成核与生长的微观机理，掌握影响立方/六方相结构可选择性析晶的关键因素，进而实现稀土掺杂NaLnF4(Ln=Gd, Y, Lu)玻璃陶瓷发光块体材料的可控合成。在此基础上，建立材料制备、玻璃网络结构、晶化动力学及发光性能间关联，进一步指导玻璃析晶，获得具有优异发光特性的NaLnF4(Ln=Gd, Y, Lu)透明纳米结构玻璃陶瓷。本项目的成功实施可促进对玻璃网络结构和可控析晶间关联的深入理解，并为新型玻璃陶瓷的研发提供实验依据和理论基础。

结项摘要

本项目成功设计多种前驱玻璃组分，通过熔融冷却法及后续热处理过程，可在母体玻璃中成功原位析出立方/六方NaLnF4(Ln=Gd, Y, Lu)纳米晶，制备出系列立方/六方NaLnF4(Ln=Gd, Y, Lu)氟化物玻璃陶瓷材料。在此基础上，优化设计玻璃组分，调控玻璃网络结构，探明玻璃网络结构影响玻璃原位晶化的内在机理，掌握玻璃中立方/六方NaLnF4(Ln=Gd, Y, Lu)相结构选择性晶化的关键因素，得到玻璃原位晶化的普适性规律。在揭示玻璃网络结构-显微结构-发光性能关系规律的基础上，通过进一步调整玻璃组分、控制离子扩散与反应过程等，进一步优化NaLnF4(Ln=Gd, Y, Lu)纳米晶在玻璃基体中的相结构、分布等，可控合成系列物理化学性能稳定且发光性能优异的NaLnF4(Ln=Gd, Y, Lu)玻璃陶瓷材料。本项目可为新型氟化物玻璃陶瓷的结构设计、可控合成与性能优化奠定坚实基础。. 除完成原定计划外，我们还深入研究玻璃原位晶化的微观机理，针对氟化物和氧化物玻璃陶瓷开展系列工作，并积极探索玻璃陶瓷材料在随机激光、光学温度传感、大功率固态照明等领域的应用。. 相关研究成果在Laser Photonics Rev., ACS Appl. Mater. Interfaces, J. Mater. Chem. C, Dalton Trans., J. Lumin., RSC Adv.等国际刊物上发表，共计SCI论文9篇（均已标注基金号），授权发明专利1项。