一種在硼硅酸鹽玻璃中固定CdS和Se的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及顏色玻璃以及量子點玻璃和微晶玻璃制備領域，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】
[0002] 近年來，量子點憑借其自身獨特的光電特性越來越受到人們的重視，成為研究的 熱點。量子點作為一種最新型的熒光材料，與傳統的有機染料分子相比具有多種優勢，其中 最大的優點是顏色可調。單一種類的量子點材料就能夠根據其尺寸變化產生不同顏色的單 色光，甚至白光。此外，它還具有激發光譜寬并且連續分布，發射光譜單色性好，穩定性高 等特點。CdS xSei_x量子點可產生從黃色到紅色系列波段的光，由于玻璃基體網絡內鍵的柔 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體量子點基體材料。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定性比較差，CdS、Se等著色劑高溫時 易揮發、低溫時易沉淀、很難精確控制玻璃顏色，也不容易得到量子點玻璃。
[0003] 為此，本發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），可 以效地固定CdS和Se,為制備硒硫化鎘顏色玻璃、量子點玻璃以及微晶玻璃創造良好的條 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。
【發明內容】
[0005] 本發明所要解決的技術問題是：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，可以得到顏色穩定的硫硒化鎘玻璃。
[0006] 本發明解決其技術問題采用以下的技術方案：
[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)準備硼硅酸鹽基質玻璃料；
[0009] 2)硫硒化鎘預處理：
[0010] ①硫硒化鎘預處理料的組分包括CdS、Se和ZnO。CdS的加入量為硼硅酸鹽基質玻 璃料質量的1-2%，Se的加入量為硼硅酸鹽基質玻璃料質量的0. 2-0. 7%，ZnO的加入量為 硼硅酸鹽基質玻璃料質量的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將硼硅酸鹽基質玻璃料與預處理好的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，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)準備硼硅酸鹽基質玻璃料為：
[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] 硼硅酸鹽基質玻璃料的組分及質量百分數為：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，得到硼硅酸鹽基質玻璃料。
[0019] 所述準備硼硅酸鹽基質玻璃料的步驟①中H3BO3的引入量應考慮其10% (質量） 的揮發量。
[0020] 本發明與現有技術相比，具有以下主要的優點：由于設計了合適的硼硅酸鹽基質 玻璃組成，改進了玻璃的熔制工藝，最大程度優化了固定CdS和Se的方法，可以得到顏色穩 定的硫硒化鎘玻璃，為制備硒硫化鎘顏色玻璃、量子點玻璃以及微晶玻璃創造良好的條件。 量子點作為一種新型的熒光材料，與傳統的有機染料分子相比具有多種優勢，其中最大的 優點是顏色可調。單一種類的量子點材料就能夠根據其尺寸變化產生不同顏色的單色光， 甚至白光。此外，它還具有激發光譜寬并且連續分布，發射光譜單色性好，穩定性高等特點。 CdSxSei_x量子點可產生從黃色到紅色系列波段的光，可以改進白光LED的發光性能等問題。
【附圖說明】
[0021] 表1為本發明實施例1、2、3、4的X射線熒光光譜分析（XRF)測試中各成分所占質 量百分比。
[0022] 圖1為本發明實施例1、2、3、4中所測XRF數據中SeO2質量百分含量變化曲線圖。
[0023] 圖2為本發明實施例1、2、3、4中所測XRF數據中SO3質量百分含量變化曲線圖。
[0024] 圖3為本發明實施例1、2、3、4中所測XRF數據中CdO質量百分含量變化曲線圖。
[0025] 圖4為本發明實施例1、2、3、4(從左至右）顏色玻璃樣品的表觀圖。
【具體實施方式】
[0026] 下面結合實施例及附圖對本發明作進一步說明，但并不局限于下面所述內容。
[0027] 實施例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)準備硼硅酸鹽基質玻璃料：
[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] 硼硅酸鹽基質玻璃料的組分及質量百分數為：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，得到硼硅酸鹽基質玻璃料；
[0033] 2)硫硒化鎘預處理：
[0034] ①硫硒化鎘預處理料的組分包括CdS、Se和ZnO ;CdS的加入量為硼硅酸鹽基質玻 璃料質量的1. 5%，Se的加入量為硼硅酸鹽基質玻璃料質量的0. 5%，ZnO的加入量為硼硅 酸鹽基質玻璃料質量的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將硼硅酸鹽基質玻璃料與預處理好的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，隨爐冷卻 至室溫，得到塊狀的硫硒化鎘顏色玻璃。
[0039] 將實施例1所得玻璃進行XRF測試，結果如表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，所以玻璃中還含有微量Fe、P、Ba等元素。
[0040] 由表1中數據可知，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，使 得CdS很容易形成超微晶體。而從玻璃的顏色可以看出，玻璃中已經形成一定量的CdSe超 微晶體，那當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，從而可以實現量子點玻璃及微晶玻璃顏色可調的目標。
[0042] 圖1、圖2、圖3為本發明實施例1、2、3、4的XRF測試結果中Se02、S0 3、Cd0數據的 質量百分含量變化曲線圖。
[0043] 實施例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)準備硼硅酸鹽基質玻璃料：
[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] 硼硅酸鹽基質玻璃料的組分及質量百分數為：Si02:60%，Na2O :9%，K20:13%， Li2O :3%，B203:4%，Al 203:3· 5