2004 结构化学 pfs基玻璃陶瓷的溶胶凝胶法制备及结构转变研究

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1、23卷12期结构化学（JIEGOUHUAXUE）Vol.23,No.122004.12ChineseJ.Struct.Chem.1404~1410PbF2⋅SiO2基玻璃陶瓷的溶胶①－凝胶法制备及结构转变研究周丽花罗文钦王元生②包峰王学虎(中国科学院福建物质结构研究所福州350002)采用溶胶－凝胶法制备了PbF2⋅SiO2纳米晶玻璃陶瓷块体；利用TG-DSC和IR技术分析了干凝胶在热处理过程中有机基团的分解及内部原子键合方式的演变；结合XRD和TEM研3+究了凝胶玻璃中PbF2纳米晶粒的长大过程，并分析了Er掺杂的影响。结果表明，采用此方法制备

2、的PbF2⋅SiO2纳米晶玻璃陶瓷具有较好的成形性，晶化温度在320℃左右；经480℃热处理，镶嵌在玻璃基体中的PbF2晶粒尺度约为10～25nm，材料透明性良好。在PbF2⋅SiO2系3+统中掺入少量的Er，将提高PbF2的晶化温度，降低玻璃陶瓷的显微硬度；掺杂可能对PbF2晶粒表面原子的活性起抑制作用，阻碍晶粒的表面迁移，使晶粒的生长速度明显降低。3+关键词:PbF2·SiO2玻璃陶瓷,溶胶－凝胶,PbF2纳米晶,Er掺杂玻璃陶瓷是玻璃相通过部分晶化而得，是玻璃和晶体的复合体；通过控制晶化过程，可得到1实验过程透明的玻璃陶瓷，它是一种很好的发

3、光基质［1,2］。氟氧化物玻璃陶瓷是一种兼有氟化物低声子能量制备PbF2⋅SiO2纳米晶玻璃陶瓷采用图1所示.和氧化物机械强度与热稳定性的新型发光材料,的工艺流程：将一定配比的醋酸铅(Pb(AC)2[3,4]在光通讯领域具有极大的应用前景。目前制备3H2O)、醋酸铒(Er(AC)3)、三氟乙酸(TFA)和水在玻璃陶瓷材料的方法主要有熔融淬冷法和溶胶－烧杯中混合，并加热溶解，得到透明溶液(下面简[3,5]凝胶法，前者的制备条件要求高温给研究和生称Pb/TFA溶液)；在另一烧杯中加入适量正硅酸产都带来不便，且由于原料蒸发，使最终组分偏乙酯(TEOS)

4、、乙醇(CH3CH2OH)、N、N－二甲基离设计值。与之相比，溶胶－凝胶法制备的材料甲酰胺(DMF)混合搅拌30min(下面简称纯度高、均匀性好，制备条件温和，缺点是制备TEOS/DMF溶液)。其中DMF是一种控制干燥过出的样品往往是粉未状。最近Biswas和Maciel程的化学添加剂，可降低凝胶破裂的可能性。将[6]3+等报道了采用溶胶－凝胶法成功制备出Er-Pb/TFA溶液滴加到TEOS/DMF溶液中，搅拌3+Yb共掺的LaF3⋅SiO2玻璃陶瓷块体，并研究了其10min后，滴入水解催化剂HNO3，然后敞口搅拌，上转换发光性能。得到均匀溶胶。

5、按不同的TEOS:CH3CH2OH:DMF:PbF2⋅SiO2基玻璃陶瓷是备受关注的激光材料，Pb(CH3COO)2⋅3H2O:TFA:H2O:HNO3:Er(CH2-[7,8]常见的制备方法是熔融淬冷法，而采用溶胶－COO)3比例，配制了四种样品，其组分如表1所凝胶法的研究尚未见报道。本文详细描述了制备示。其中，样品1和样品2用于研究材料制备过3+PbF2⋅SiO2基纳米晶玻璃陶瓷块体的溶胶－凝胶过程的结构转变及Er掺杂的影响；样品3和样品4程及材料的表观特征，并用XRD、TEM等技术对用于做红外光谱分析的对比实验。晶化相及材料显微结构进行了分

6、析。2004-05-10收到；2004-10-11接受①福建省自然科学基金重点项目(A0320001)②联系人.E-mail:yswang@fjirsm.ac.cn1405结构化学（JIEGOUHUAXUE）ChineseJ.Struct.Chem.2004Vol.23Pb(AC).3HO+TFA+HOTEOS+CHCHOH+DMF22232heatedtodissolvedstirredfor10minEvenandtransparentmixtureHNO3stirredfor24hoursEvenandtransparentgelsdrie

7、dinstepsat40-150℃TransparentdriedgelsheattreatmentPbF2⋅SiO2glass-ceramics图1.PbF2⋅SiO2玻璃陶瓷制备工艺流程Fig.1.SchematicillustrationofthepreparationprocedureofPbF2⋅SiO2glass-ceramics表1.样品组分（摩尔）Table1.CompositionoftheSamples(Mol).SampleTEOSCH3CH2OHDMFPb(AC)23H2OTFAH2OHNO3Er(AC)310.20.40

8、.40.020.1380.80.08020.20.40.40.020.120.80.080.00230.20.40.4000.80.08