一種在硼硅酸鹽玻璃中固定CdS和Se的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及顏色玻璃以及量子點(diǎn)玻璃和微晶玻璃制備領(lǐng)域，具體涉及一種在硼硅 酸鹽玻璃中固定CdS和Se的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，量子點(diǎn)憑借其自身獨(dú)特的光電特性越來越受到人們的重視，成為研究的 熱點(diǎn)。量子點(diǎn)作為一種最新型的熒光材料，與傳統(tǒng)的有機(jī)染料分子相比具有多種優(yōu)勢(shì)，其中 最大的優(yōu)點(diǎn)是顏色可調(diào)。單一種類的量子點(diǎn)材料就能夠根據(jù)其尺寸變化產(chǎn)生不同顏色的單 色光，甚至白光。此外，它還具有激發(fā)光譜寬并且連續(xù)分布，發(fā)射光譜單色性好，穩(wěn)定性高 等特點(diǎn)。CdS xSei_x量子點(diǎn)可產(chǎn)生從黃色到紅色系列波段的光，由于玻璃基體網(wǎng)絡(luò)內(nèi)鍵的柔 韌性，以及玻璃易于制備并且與光纖兼容，所以玻璃是很理想的半導(dǎo)體量子點(diǎn)基體材料。硫 硒化鎘玻璃在顏色玻璃中占有重要的地位，是目前制造黃色、紅色玻璃中顏色最純粹、光吸 收曲線最陡峭的玻璃，而硒硫化鎘顏色玻璃的著色穩(wěn)定性比較差，CdS、Se等著色劑高溫時(shí) 易揮發(fā)、低溫時(shí)易沉淀、很難精確控制玻璃顏色，也不容易得到量子點(diǎn)玻璃。
[0003] 為此，本發(fā)明提出一種在硼硅酸鹽玻璃中固定CdS和Se的方法，為制造硫硒化鎘 顏色玻璃和量子點(diǎn)玻璃以及微晶玻璃解決了根本的問題，采用合適的硫硒化鎘預(yù)處理方 式、合適的放料溫度（700°C -KKKTC )和熔制溫度（1200°C -1350°C，保溫0. 5-2小時(shí)），可 以效地固定CdS和Se,為制備硒硫化鎘顏色玻璃、量子點(diǎn)玻璃以及微晶玻璃創(chuàng)造良好的條 件。
[0004] 未檢索到與一種在硼硅酸鹽玻璃中固定CdS和Se的方法相同的專利。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種在硼硅酸鹽玻璃中固定CdS和Se的方 法，以便減少CdS和Se的揮發(fā)，可以得到顏色穩(wěn)定的硫硒化鎘玻璃。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用以下的技術(shù)方案：
[0007] -種在硼硅酸鹽玻璃中固定CdS和Se的方法，其特征在于包括如下步驟：
[0008] 1)準(zhǔn)備硼硅酸鹽基質(zhì)玻璃料；
[0009] 2)硫硒化鎘預(yù)處理：
[0010] ①硫硒化鎘預(yù)處理料的組分包括CdS、Se和ZnO。CdS的加入量為硼硅酸鹽基質(zhì)玻 璃料質(zhì)量的1-2%，Se的加入量為硼硅酸鹽基質(zhì)玻璃料質(zhì)量的0. 2-0. 7%，ZnO的加入量為 硼硅酸鹽基質(zhì)玻璃料質(zhì)量的5-15% ;
[0011] ②將稱取的CdS、Se和ZnO原料在陶瓷研缽中充分研磨，混合均勻后過60目篩，倒 入坩堝，在300-400°C保溫0. 5-2小時(shí)后取出，得到CdS、Se和ZnO混合料；
[0012] 3)制備硫砸化鋪顏色玻璃：
[0013] ①將硼硅酸鹽基質(zhì)玻璃料與預(yù)處理好的CdS、Se和ZnO混合料都倒在陶瓷研缽中 充分研磨，混合均勻后倒入坩堝，在700-1000°C將坩堝放入窯爐中，升溫到1200°C -1350°C 保溫0. 5-2小時(shí)出料，制得玻璃液；
[0014] ②將玻璃液倒入耐熱模具中成型，并送入馬弗爐中于400-500°C退火0. 5-1. 5小 時(shí)，隨爐冷卻至室溫，得到塊狀的硫硒化鎘顏色玻璃。
[0015] 所述步驟1)準(zhǔn)備硼硅酸鹽基質(zhì)玻璃料為：
[0016] ①將 B203、Si02、A1203、Na 3AlF6、CaO 和 R2O 作為原料，摻入量鋅粉（Zn :0· 5-3% )， 其中B2O3由H3BO3引入，R 2O由R2CO3引入，CaO由CaCO 3引入，
[0017] 硼硅酸鹽基質(zhì)玻璃料的組分及質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：Si02:55-70%，R2O :15-25%，B2O3: 2 % -7 %，Α1203:0· 5-5 %，Na 3A1F6:0. 5-5 %，CaO :0· 5-5 %，Zn :0· 5-3 %，所述 R 20 指 Li20、 Na20、K2O任意中的一種或任意幾種按任意配比的混合；
[0018] ②將稱取的H3B03、Si02、A1 203、Na3AlF6、R2C0 3、CaCO3原料在陶瓷研缽中充分研磨， 混合均勻，然后過60目篩，得到硼硅酸鹽基質(zhì)玻璃料。
[0019] 所述準(zhǔn)備硼硅酸鹽基質(zhì)玻璃料的步驟①中H3BO3的引入量應(yīng)考慮其10% (質(zhì)量） 的揮發(fā)量。
[0020] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下主要的優(yōu)點(diǎn)：由于設(shè)計(jì)了合適的硼硅酸鹽基質(zhì) 玻璃組成，改進(jìn)了玻璃的熔制工藝，最大程度優(yōu)化了固定CdS和Se的方法，可以得到顏色穩(wěn) 定的硫硒化鎘玻璃，為制備硒硫化鎘顏色玻璃、量子點(diǎn)玻璃以及微晶玻璃創(chuàng)造良好的條件。 量子點(diǎn)作為一種新型的熒光材料，與傳統(tǒng)的有機(jī)染料分子相比具有多種優(yōu)勢(shì)，其中最大的 優(yōu)點(diǎn)是顏色可調(diào)。單一種類的量子點(diǎn)材料就能夠根據(jù)其尺寸變化產(chǎn)生不同顏色的單色光， 甚至白光。此外，它還具有激發(fā)光譜寬并且連續(xù)分布，發(fā)射光譜單色性好，穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。 CdSxSei_x量子點(diǎn)可產(chǎn)生從黃色到紅色系列波段的光，可以改進(jìn)白光LED的發(fā)光性能等問題。
【附圖說明】
[0021] 表1為本發(fā)明實(shí)施例1、2、3、4的X射線熒光光譜分析（XRF)測(cè)試中各成分所占質(zhì) 量百分比。
[0022] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1、2、3、4中所測(cè)XRF數(shù)據(jù)中SeO2質(zhì)量百分含量變化曲線圖。
[0023] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例1、2、3、4中所測(cè)XRF數(shù)據(jù)中SO3質(zhì)量百分含量變化曲線圖。
[0024] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例1、2、3、4中所測(cè)XRF數(shù)據(jù)中CdO質(zhì)量百分含量變化曲線圖。
[0025] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例1、2、3、4(從左至右）顏色玻璃樣品的表觀圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但并不局限于下面所述內(nèi)容。
[0027] 實(shí)施例1 :
[0028] -種在硼硅酸鹽玻璃中固定CdS和Se的方法，包括如下步驟：
[0029] 1)準(zhǔn)備硼硅酸鹽基質(zhì)玻璃料：
[0030] ①將氏03、5102、六120 3、211(即摻入少量鋅粉）、似#1卩6、〇&0和1?20(為 ：1^20、似20和 K2O)作為原料,其中B2O3由H3BO 3引入，CaO由CaCO 3引入，Na2O由Na2CO3引入，K 2O由K2CO3 引入，Li2O由Li2CO3引入，
[0031] 硼硅酸鹽基質(zhì)玻璃料的組分及質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：Si02:60%，Na2O :9%，K2O :13%， Li2O :3%，B203:4%，Al 203:3· 5%，Na3AlF6:2. 5%，CaO :3%，Zn :2%。
[0032] ②將稱取的 H3B03、Si02、A1203、Na 3AlF6、R2CO3 (即 Na2COjP K 2C03)、CaCO3 原料在陶 瓷研缽中充分研磨，混合均勻，然后過60目篩，得到硼硅酸鹽基質(zhì)玻璃料；
[0033] 2)硫硒化鎘預(yù)處理：
[0034] ①硫硒化鎘預(yù)處理料的組分包括CdS、Se和ZnO ;CdS的加入量為硼硅酸鹽基質(zhì)玻 璃料質(zhì)量的1. 5%，Se的加入量為硼硅酸鹽基質(zhì)玻璃料質(zhì)量的0. 5%，ZnO的加入量為硼硅 酸鹽基質(zhì)玻璃料質(zhì)量的8% ;
[0035] ②將稱取的CdS、Se和ZnO原料在陶瓷研缽中充分研磨，混合均勻后過60目篩，倒 入坩堝，在350°C保溫2小時(shí)后取出，得到CdS、Se和ZnO混合料；
[0036] 3)制備硫砸化鋪顏色玻璃：
[0037] ①將硼硅酸鹽基質(zhì)玻璃料與預(yù)處理好的CdS、Se和ZnO混合料都倒在陶瓷研缽中 充分研磨，混合均勻后倒入坩堝，在700°C將坩堝放入窯爐中，升溫到1250°C保溫2小時(shí)出 料，制得玻璃液；
[0038] ②將玻璃液倒入耐熱模具中成型，并送入馬弗爐中于450°C退火1小時(shí)，隨爐冷卻 至室溫，得到塊狀的硫硒化鎘顏色玻璃。
[0039] 將實(shí)施例1所得玻璃進(jìn)行XRF測(cè)試，結(jié)果如表1所示，其中Cd、S、Se元素均占有一 定的量,如 Se02:0 . 20% (wt%)，S0 3:0.22% (wt% )，Cd0:0.90% (wt%)，由于原料含有 微量雜質(zhì)，所以玻璃中還含有微量Fe、P、Ba等元素。
[0040] 由表1中數(shù)據(jù)可知，Se元素的含量是隨著放料溫度增加而增加的，而S和Cd元素 變化規(guī)律不是很明顯，所形成玻璃顏色顯出硒紅色，即獲得了硒紅玻璃，如圖4所示。
[0041] 從圖4玻璃的顏色來看，高溫放料有效地固定了 CdS和Se,抑制了它們的揮發(fā)，使 得CdS很容易形成超微晶體。而從玻璃的顏色可以看出，玻璃中已經(jīng)形成一定量的CdSe超 微晶體，那當(dāng)然是先形成了一定量的CdS超微晶體，隨后Se 2IiACdS晶格中，逐步取代S2、 隨著CdSe/CdS比例不斷增加，呈現(xiàn)的紅色也越來越深，所以高溫放料有利于固定CdS和Se, 形成CdS和CdSe的混晶，從而可以實(shí)現(xiàn)量子點(diǎn)玻璃及微晶玻璃顏色可調(diào)的目標(biāo)。
[0042] 圖1、圖2、圖3為本發(fā)明實(shí)施例1、2、3、4的XRF測(cè)試結(jié)果中Se02、S0 3、Cd0數(shù)據(jù)的 質(zhì)量百分含量變化曲線圖。
[0043] 實(shí)施例2 :
[0044] -種在硼硅酸鹽玻璃中固定CdS和Se的方法，包括如下步驟：
[0045] 1)準(zhǔn)備硼硅酸鹽基質(zhì)玻璃料：
[0046] ①將 B203、Si02、Al203、Zn (即摻入少量鋅粉）、Na3AlF6、CaO 和 R2O (Li2CKNa2O 和 K2O) 作為原料，其中氏03由H3BO3引入，Na 2O由Na2CO3引入，K2O由K2CO 3引入，CaO由CaCO3引入， Li2O 由 Li2CO3引入，
[0047] 硼硅酸鹽基質(zhì)玻璃料的組分及質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：Si02:60%，Na2O :9%，K20:13%， Li2O :3%，B203:4%，Al 203:3· 5