论文部分内容阅读
硫卤玻璃是在硫系玻璃基础上添加卤素或卤化物形成的玻璃材料,这种材料兼具硫系玻璃和卤化物玻璃的优点,具有较好的物理稳定性和化学稳定性。由于硫卤玻璃这一系列特性,使得其在红外光学材料,固态电解质材料等方面具有广泛的应用前景。传统硫卤玻璃研究大多基于Ge基玻璃材料的开发,Ge和Ga在硫系玻璃中具有类似的结构,但Ge的原材料成本非常高,相比之下Ga的原料成本低很多,所以研究Ga基硫卤玻璃及其性能开发的研究显得十分必要。本文主要研究了若干Ga基硫系(卤)玻璃的光学特性和离子电导率方面的性能。第一个方面是采用传统的真空融熔法制备了 Ga-Sb-S-XI(X=PbI2,CsI,AgI)体系硫卤玻璃,研究比较Dy3+掺杂以上三种硫卤玻璃作为发光材料的可能性;其次探究了 Ga-Sb-S-AgI硫卤玻璃的成玻范围及其物理化学性能和离子电导率性能;最后文章探讨了以32Sb2S3-8Ga2S3-60AgI为基质,通过热处理进行可控析晶处理,进一步提高了材料的离子电导率,以期获得高效纳米晶硫系玻璃陶瓷电解质材料。主要研究内容如下:(1)采用传统真空融熔法制备了(Ga2S3-80Sb2S3)0.8(XI)0.2(XI=PbI2,CsI,AgI)三种硫卤玻璃。研究表明,随着不同卤化物的引入,玻璃基质拓宽了红外透过范围,玻璃的热稳定性也均得到提升。在Dy3+掺杂的样品中,PbI2和CsI复合的硫卤玻璃相比基质玻璃获得了红外波段荧光性能的提升,其中AgI复合的硫卤玻璃荧光强度最弱,在此推测AgI容易潮解导致Dy3+被基质中OH-污染从而降低了荧光强度。(2)实验首次以Ga2S3-Sb2S3-AgI三元体系为基础,成功制备了 一系列Ga2S3-Sb2S3-AgI玻璃并探索了玻璃形成区。通过X射线衍射(XRD)分析结果显示,AgI在组分系列A:(100-x)(0.2Ga2S3-0.8Sb2S3)-xAgI体系中可掺杂浓度高达65 mol%,该系列玻璃具有良好的的热稳定和红外透过率,并且随着AgI掺杂浓度的增加,玻璃相对基质短波截止波长出现蓝移现象。实验对掺杂60 mol%AgI玻璃样品进行了阻抗测试并计算了其活化能,结果表明该组分玻璃快离子电导体具有高达10-3 S/cm数量级的离子电导率,且其活化能低至0.20 eV。(3)实验以32Sb2S3-8Ga2S3-60AgI为起始组分,选取了 Tg+40℃的热处理温度,热处理时间分别为4 h、8 h、12 h、16 h和20 h,制备了不同析晶度的玻璃陶瓷。研究结果表明,在微晶化的玻璃陶瓷中,玻璃基质主要析出了 γ-AgI,少量析出α-AgI,玻璃内部同时形成了 SbSI结构组成的Ag+传输通道。其中热处理12 h的玻璃陶瓷固态电解质比玻璃快离子电导体基质提高了 3倍左右,获得了离子导电性能的有效提升。本实验针对富AgI基硫系玻璃的析晶行为研究,为富AgI基硫系玻璃陶瓷在光、电领域的应用打下了基础。