稀土掺杂硫系玻璃陶瓷析晶选择性调控及稀土离子局域化学环境的研究

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1、分类号：_Q61___UDC：__540__学号：15451282204密级：公开__温州大学硕士学位论文稀土掺杂硫系玻璃陶瓷析晶选择性调控及稀土离子局域化学环境的研究作者姓名：徐秦培养类型：学术型专业名称：化学研究方向：无机纳米材料化学指导教师：杨昕宇（副研究员）完成日期：2018年5月温州大学学位委员会温州大学学位论文独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得温州大学或其它教育机构的学位或

2、证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。论文作者签名：日期：年月日温州大学学位论文使用授权声明本人完全了解温州大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权温州大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本人在导师指导下完成的论文成果，知识产权归属温州大学。保密论文在解密后遵守此规定。论文作者签名：导师签名：日期：年月日日期：年月

3、日稀土掺杂硫系玻璃陶瓷析晶选择性调控及稀土离子局域化学环境的研究摘要稀土掺杂硫系玻璃陶瓷是中红外波段的重要光学材料。但是，这类材料在走向实用化的过程中面临两个亟待解决的问题：(1)陶瓷化过程中析晶行为的不可控制；(2)稀土离子局域化学环境不明确。为此，我们创新性地使用非化学计量配比的稀土掺杂硫系玻璃基质作为起始材料。通过改变玻璃组分及陶瓷化参数，揭示如何有效地调控陶瓷化过程中的析晶行为，以及演示如何清晰地鉴别稀土离子在玻璃陶瓷中所处的局域化学环境。上述两个问题的解决将为人们提供一种析晶行为可选择性调控的硫系玻璃配方设计思路，以及建立一种鉴别稀土离

4、子所处位置情况的高显示度分析方法。为此我们做了相关研究，具体研究内容及结论如下：（1）通过制备三元GeXGa4S96-X（x=22.5,27,30,33,36）硫系玻璃（组成范围从多S到化学计量比，再到少S）。使用高分辨率X射线光电子能谱来检测Ge-Ga-S玻璃的结构演变，检测到了三元硫系玻璃中存在的微观有序的结构。从而证实三元GeXGa4S96-X硫系玻璃有着良好的玻璃形成能力。（2）将制备的Ge-Ga-S玻璃（玻璃组分按从多S到化学计量比，再到少S的规律设计）在高于其各自的玻璃转变温度以上20℃退火来调控析出不同晶体。并使用X射线衍射和拉曼散

5、射光谱来表征结构。发现经过较长时间退火后GeS2和GeS晶体只能分别在多S和少S的非化学计量比组分玻璃陶瓷中析出，并且分布均匀；而较短时间退火后，GeS，Ga2S3和GeS2晶体同时出现在化学计量比的玻I璃陶瓷中。证实了可以通过设计玻璃组分和控制陶瓷化过程参数的方法来调控仪器中光学玻璃的一些性质。（3）将含0.5wt.%Er的Ge25Ga10Se6硫系玻璃退火30小时处理后，使用TEM对样品进行STEM模式下的线性EDS扫描，进而对EDS线性扫描结果进行映射(Mapping)处理，拟合出掺杂稀土离子的分布。发现大部分稀土离子分布在Ga2Se3纳米

6、晶体附近。解释了稀土离子在析出的晶体表面形成Ga-REI或Ga-Se-REI键来防止稀土离子团簇而导致的光致发光淬灭。关键词：硫系玻璃，玻璃形成能力，晶体析出，稀土离子IISTUDYONGLASSFORMATIONABILITY,CRYSTALLIZATIONCONTROLANDLOCATIONOFRAREEARTHIONSINCHALCOGENIDEGLASSABSTRACTRare-earthdopedchalcogenideglass-ceramicisregardedasanimportantMid-infraredopticalmate

7、rial.However,twochallengingissuesstillneedtobeaddressedforthepracticalapplicationofthematerials.Theyare:(1)uncontrollablecrystallizationintheprocessofceramictreatment;(2)ambiguouschemicalenvironmentofrareearthionsintheglass-ceramics.Tosolvethese,wedevelopaninnovativeapproacht

8、ousethenon-stoichiometricrareearthdopedchalcogenideglassmatrixasthes