玻璃溫室用稀土、過渡金屬離子摻雜氟氧化物微晶玻璃的研究.pdf

1、在當(dāng)今世界，日益增長(zhǎng)的能源需求已逐漸“全球化”。人們都在尋找能夠替代化石燃料的新型能源。太陽能作為新興的可再生能源，取之不盡用之不竭，既不耗材又具有環(huán)境友好性。我們是農(nóng)業(yè)大國(guó)，提高農(nóng)作物的單位產(chǎn)量是當(dāng)務(wù)之急。近幾年國(guó)家大力倡導(dǎo)的光伏農(nóng)業(yè)，就是將太陽能的相關(guān)技術(shù)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)種植之中。
　　當(dāng)前，溫室用的采光材料不具備收集特定波長(zhǎng)光的能力。對(duì)于綠色植物，葉綠素主要吸收的光譜區(qū)有兩個(gè)，一個(gè)是波長(zhǎng)640～680 nm的紅光部分，另一

2、個(gè)是波長(zhǎng)430～500 nm的藍(lán)光部分。至于紫外線植物吸收的比較少，過強(qiáng)反而會(huì)損傷植物細(xì)胞。我們希望通過光譜轉(zhuǎn)光，將更多地太陽光轉(zhuǎn)至光合作用最需要的紅光部分，使光合作用效率更高，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。
　　目前農(nóng)用轉(zhuǎn)光材料主要以轉(zhuǎn)光膜為主，但薄膜材料自身的透光性差以及污染嚴(yán)重等問題阻礙了轉(zhuǎn)光膜的進(jìn)一步應(yīng)用。相比之下玻璃材料具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性及化學(xué)性能，而且能夠更好的適應(yīng)變化的外界環(huán)境，使用壽命也更長(zhǎng)。微晶玻璃是在制備成功基質(zhì)玻璃的基礎(chǔ)

3、上進(jìn)行一步二次熱處理過程，析出特定的納米顆粒。氟氧化物微晶玻璃兼具有氧化物微晶玻璃和氟化物微晶玻璃的優(yōu)點(diǎn)，析出的氟化物晶粒尺寸小，使微晶玻璃既保持了高度的透明，又具備了特殊的光學(xué)性能。
　　本論文主要研究了玻璃溫室用稀土離子以及過渡金屬元素?fù)诫s的氟氧化物玻璃及微晶玻璃材料的制備和發(fā)光性能，探討了一些離子匹配的可行性分析，并對(duì)其中的光譜轉(zhuǎn)換機(jī)理做了分析：
　　1.氟氧化物玻璃陶瓷的制備。微晶玻璃的制備是建立在基礎(chǔ)玻璃制備的基礎(chǔ)

4、之上，進(jìn)行一定條件的二次熱處理完成的。通過參考對(duì)比，我們選擇了硅酸鹽的氟氧化物玻璃作為發(fā)光的基質(zhì)材料，并成功制備出了在機(jī)械性能、微觀結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能方面都符合要求的微晶玻璃。
　　2. Ce3+，Er3+，Yb3+三摻氟氧玻璃陶瓷的制備。在基質(zhì)為50SiO2-20Al2O3-20CaF2-10NaF的氟氧玻璃陶瓷中摻雜 Ce3+，Er3+，Yb3+離子，通過 Ce3+，Er3+之間的下轉(zhuǎn)換和Er3+, Yb3+之間的上轉(zhuǎn)換，將吸收的

5、紫外光和吸收的近紅外光都轉(zhuǎn)到 Er3+的主發(fā)射668 nm的紅橙光。Ce3+自身的發(fā)光屬于寬帶發(fā)光，在400-500 nm范圍內(nèi)的藍(lán)光也可被葉綠素吸收用于光合作用。
　　3. Ce3+，Mn2+，Yb3+三摻氟氧化物玻璃陶瓷的制備。在基質(zhì)為50SiO2-20Al2O3-20CaF2-10NaF的氟氧化物硅酸鹽玻璃中，我們摻入 Ce3+，Mn2+，Yb3+離子。Mn2+的發(fā)光屬于寬帶發(fā)光。Ce3+，Mn2+之間的能量傳遞也要比Ce3