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2024年, 第52卷,第8期  刊出日期:2024-08-20
    微晶玻璃专题—编者按
  • 邱建荣, 周时凤
    硅酸盐学报. 2024, 52(8): 2453-2454.
  • 微晶玻璃专题—研究论文
  • 尤凤銮, 王少雄, 郑嵩, 张年丰, 林世盛, 陈大钦
    硅酸盐学报. 2024, 52(8): 2455-2462. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20230895

    三维立体显示技术图像逼真,因能够实现实时交互和全视景、多角度观察而备受关注。在各项三维立体显示技术中,基于透明上转换发光材料的静态体成像技术优势最为显著。鉴于此,本工作中,利用熔融-冷却-热处理制备方法,得到了一种Er3+和Tm3+共掺α-NaYF4纳米晶氟氧化物透明玻璃陶瓷;利用Er3+与Tm3+之间的能量传递过程,使得电子选择性布居,Er3+红光发射增强,实现了980 nm近红外激光器激发下的纯红光发射。借助自主搭建的三维立体显示原型器件,可实现高色纯、高稳定纯红光三维静态/动态显示,体现了所研发材料在新一代三维立体显示技术中的应用潜力。

  • 微晶玻璃专题—研究论文
  • 胡芳芳, 马昱昊, 张发林, 郭海
    硅酸盐学报. 2024, 52(8): 2463-2473. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20230920

    采用熔融淬冷法合成了Ln3+/Cr3+(Ln3+=Er3+/Tm3+/Yb3+)掺杂的含β-YF3和γ-Ga2O3纳米晶的多相微晶玻璃(40SiO2-20Al2O3-15LiF-10Ga2O3-0.1TmF3-0.1ErF3-0.05Cr2O3-1YbF3-0.5SnO)。利用Ln3+在β-YF3纳米晶和Cr3+在γ-Ga2O3纳米晶中的富集,有效抑制了Ln3+与Cr3+之间的能量传递,从而实现多色、多模式的高效发光。分别利用Er3+和Tm3+的发光强度比I522/I543和I694/I474进行温度监测,得到的最大相对灵敏度分别为1.03%·K-1(313 K)、1.45%·K-1(473 K)。此外,基于Cr3+的2E和4T2的发光强度比I615/I720和寿命进行温度探测,得到最大相对灵敏度分别为1.74%·K-1(303 K)、0.51%·K-1(496 K)。Ln3+/Cr3+共掺的多相微晶玻璃是一种极富竞争力的四模自校准测温材料。

  • 微晶玻璃专题—研究论文
  • 吴孟吉, 孙红娟, 彭同江, 尤皓, 陈涛, 李湘, 陈仕泽
    硅酸盐学报. 2024, 52(8): 2474-2485. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20240041

    提钛渣制备微晶玻璃对于固体废物的无害化处理、释放大面积土地、减少天然原料的开采、改善环境污染具有重要意义。本工作以提钛渣和石英尾矿为原料,采用熔融烧结法制备高性能微晶玻璃。用差示扫描量热分析、X射线荧光光谱分析、X射线衍射分析及扫描电子显微镜等分析现代测试手段,结合性能测试,探究酸度系数(Mk)和烧结温度对制备的微晶玻璃的物相组成、微观形貌及物理和理化性能的影响。结果表明:改变Mk和烧结温度使结晶相的种类和数量发生明显变化。低Mk有利于透辉石的生长,而高Mk促进钙长石的形成。Mk增大有助于降低微晶玻璃的熔化温度并使其在较低的烧结温度下实现致密烧结。适当的Mk和烧结温度有助于基体中晶体生长和气孔排除,进而促进微晶玻璃烧结并提高其理化性能。然而,较大的Mk或较高的烧结温度导致微晶玻璃中玻璃相增加及气孔尺寸增大,破坏其致密的微观结构并呈过烧膨胀状态。当Mk为1.5、烧结温度为1 190 ℃时,所制备的微晶玻璃具有致密的微观结构与良好的理化性能,其吸水率为0.07%,体积密度为3.05 g/cm3,耐酸性为96.6%,抗折强度达144 MPa,各项性能均满足工业微晶玻璃的指标。

  • 微晶玻璃专题—研究论文
  • 范艳虹, 卢贞彤, 雷炳富, 张学杰
    硅酸盐学报. 2024, 52(8): 2486-2494. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20230921

    玻璃网络结构特性(如刚性、间隙等)对量子点玻璃析晶行为具有重要影响。利用玻璃原位析晶制备了一系列CsPbBr3量子点玻璃,研究了玻璃组成中Ca/Mg互换对CsPbBr3量子点尺寸及发光性能的调控作用。结果表明:随着Ca/Mg比的升高,在相同热处理条件下,量子点尺寸逐渐减小,发光量子效率呈现先增大后减小的趋势;最佳CsPbBr3量子点玻璃样品在455 nm激发下,内、外量子效率高达45.2%及36.0%,吸收率为79.6%。得益于该量子点玻璃优异的发光性能、析晶均匀且具有较高的透过性,探究了其在滤光片领域中的潜在应用。

  • 微晶玻璃专题—研究论文
  • 郑庆双, 陈胜林, 乔昂, 王觅堂, 陶海征
    硅酸盐学报. 2024, 52(8): 2495-2501. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20230897

    因具有与碳化硅陶瓷相匹配的膨胀系数和良好的物化性能,钇铝硅酸盐(YAS)玻璃和玻璃陶瓷广受关注。为进一步提升YAS玻璃陶瓷的力学性能,以22Y2O3·19Al2O3·59SiO2玻璃为基础,基于n(ZnO)∶n(Al2O3)=2∶1摩尔比,利用ZnO逐步替换Al2O3,探索了系列含锌YAS玻璃的晶化特征和力学性能。通过选择合适的热处理工艺,制备了系列玻璃陶瓷。结果发现:ZnO的引入具有晶粒细化作用,随着ZnO含量的增加,析出晶粒的尺寸逐渐减小;通过合适的热处理,获得了最大断裂韧性为1.92 MPa·m0.5的含锌YAS玻璃陶瓷;与原始无锌YAS玻璃陶瓷(1.16 MPa·m0.5)相比,提升了65%。上述工作为高性能玻璃陶瓷的研制提供了一种新的思路。

  • 微晶玻璃专题—研究论文
  • 李鑫, 张健, 罗思媛, 肖建强, 张胜, 吴军霄, 刘志超, 李保珠, 徐旭辉
    硅酸盐学报. 2024, 52(8): 2502-2508. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20230880

    X射线成像在工业、医疗和科学研究中得到广泛应用。与直接式X射线探测相比,间接式X射线探测是一种更便宜、更稳定的选择。但如今商用闪烁体大都存在制备成本高、稳定性差等问题,因此寻找制备简单、低成本、高化学稳定性和环境友好的新型闪烁体材料是必要的。通过高温熔融法和热处理工艺,成功地在硅酸盐玻璃基体内原位生长出ZnGa2O4纳米晶,通过掺杂Tb3+、调整退火温度,使材料既具有高透明度又具有高闪烁性能(光产额优于商业闪烁体BGO)。在X射线下表现出良好的成像性能,实现了16 lp/mm的成像分辨率。同时还表现出长时间的环境稳定性和辐射发光稳定性。这些优异的性能使得ZnGa2O4∶Tb3+闪烁体玻璃在玻璃闪烁体间接成像领域具有很大的应用潜力。

  • 微晶玻璃专题—研究论文
  • 闫运浩, 柴聪鹏, 郭凌伟, 华有杰, 徐时清, 赵士龙
    硅酸盐学报. 2024, 52(8): 2509-2516. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20240055

    体Bragg光栅是实现半导体激光器超窄线宽激光输出的核心元件。采用高温熔融法制备了一种玻璃体系为SiO2-Na2O-Al2O3-ZnO(F-、Cl-)的新型含氯光热敏折变玻璃(PTR glass)。结果表明:在含氯PTR玻璃中析出了NaF纳米晶,并测得晶粒大小为5 nm,玻璃保持很高的透明度。Cl-的引入使得PTR玻璃的等离子体吸收峰由450 nm蓝移至413 nm,为开发低吸收损耗的可见和近红外光范围元器件提供了更大可能。采用全息曝光和分步热处理工艺制得衍射效率为67.95%、半高全宽仅为0.057 nm的1.5 μm超窄线宽体Bragg光栅。

  • 微晶玻璃专题—综合评述
  • 万子轩, 徐建, 肖卫强, 刘小峰
    硅酸盐学报. 2024, 52(8): 2517-2526. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20230930

    玻璃作为应用最广的光学材料,其性质不仅取决于其本身的化学组成,还可以通过向其中引入不同性质的纳米晶进行调控。当玻璃中引入贵金属等离激元纳米晶后,由于局域表面等离激元共振(LSPR)效应,会使得玻璃出现鲜艳的颜色。本文综述了各种含有贵金属、非贵金属等离激元纳米晶玻璃的光学性质及其制备方法,还讨论了近年来等离激元纳米晶玻璃在非线性光学以及超快光子学领域的应用。最后简要总结了等离激元纳米晶复合玻璃的研究现状以及潜在的发展方向。

  • 微晶玻璃专题—综合评述
  • 叶昇达, 陈健濠, 黄雄健, 董国平
    硅酸盐学报. 2024, 52(8): 2527-2542. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20240091

    稀土离子掺杂微晶玻璃兼具晶体材料优异的光学特性和玻璃材料良好的物理化学特性,是一种极具发展前景的红外发光材料。本文从微晶玻璃的透过率出发,结合散射理论对其影响因素进行了简要分析,指出实现透明微晶玻璃的基本条件。分析归纳了目前稀土离子掺杂红外微晶玻璃的现状和特性,包括氟氧硅酸盐、碲酸盐和锗酸盐微晶玻璃体系。介绍了稀土离子掺杂红外微晶玻璃的应用研究进展,最后对其发展状况进行总结及展望,为稀土离子掺杂红外微晶玻璃的研究提供思路和参考。

  • MOF玻璃研究新进展专题—编者按
  • 乔昂, 陶海征, 邱建荣
    硅酸盐学报. 2024, 52(8): 2543-2544.
  • MOF玻璃研究新进展专题—研究论文
  • 叶茂, 奥德, 孙玉绣, 顾振杰, 杨紫博, 乔志华
    硅酸盐学报. 2024, 52(8): 2545-2552. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20230864

    金属-有机骨架(MOF)材料因其较高的比表面积、丰富的化学官能团、可调的孔隙结构和良好的热化学稳定性而可作为膜材料备受关注。本工作利用液体辅助球磨法合成了沸石型咪唑酯骨架材料(ZIF-62),通过对压制的ZIF-62薄片进行热处理,得到了具有良好气体分离性能的自支撑ZIF-62玻璃膜。结果表明,热处理过程未改变ZIF-62晶体的化学键和配体组成,实现了ZIF-62晶体从晶态到无定形玻璃态的转化。通过改变ZIF-62粉末的添加量,可以得到不同厚度的自支撑ZIF-62玻璃膜,随着厚度的不断降低,制备的ZIF-62玻璃膜的CO2渗透速率不断增加,CO2/CH4分离选择性不断降低。此外,在48 h的连续测试过程中,ZIF-62玻璃膜的气体分离性能依旧保持良好的稳定性。本工作对MOF材料在膜气体分离领域中的应用具有参考意义。

  • MOF玻璃研究新进展专题—研究论文
  • 刘鑫宇, 郭超慧, 陶海征, 乔昂
    硅酸盐学报. 2024, 52(8): 2553-2558. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20230926

    不同的中心金属离子能够赋予金属有机框架材料(MOFs)不同的性能,众多Fe基MOF材料具有优异的电、磁性能。但由于Fe元素存在变价,且Fe—N配位键难以形成,可熔融成玻Fe-MOF材料鲜有报道。使用无溶剂法成功制备Fe3(C3H2N2)6(C3H4N2)2晶体,命名为FCIR,即Fe-MOF晶体,并且利用熔融淬冷法制成了Fe-MOF玻璃,并探究该Fe-MOF晶体在加热过程中的形态和结构演变,以及其玻璃态形成的机理。结果表明:相较于以Zn为中心离子的可熔融MOF材料,Fe离子对晶体加热过程中的熔融过程和结构演变会产生较大影响;FCIR晶体熔融淬冷后发生近程序结构变化,即由晶态时Fe离子与咪唑的6配位八面体脱去2个单配位咪唑转变为玻璃态的4配位四面体。

  • MOF玻璃研究新进展专题—研究论文
  • 李续, 高成伟, 周添跃, 谭林玲, 康世亮, 焦清, 林常规
    硅酸盐学报. 2024, 52(8): 2559-2565. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20230928

    金属有机框架(MOF)玻璃,作为第4种熔融淬冷玻璃,在能源、气体分离等领域都具有潜在的应用价值。但目前只有部分MOF可制备成为玻璃,且其熔点与分解温度相近,导致玻璃成品中分解杂质多,制备能耗高。基于有机配体上官能团的吸/给电子效应,通过调控咪唑基配体的种类和含量,调节配体与金属中心的配位键强弱,可将TIF-4的熔点从375 ℃降至295 ℃。证明了有机配体上官能团吸/给电子效应对MOF熔点调控的有效性和通用性,为指导开发更多MOF玻璃提供了理论基础,有利于促进MOF玻璃的实际应用。

  • MOF玻璃研究新进展专题—研究论文
  • 刘涛, 殷政, 匡小军, 曾明华
    硅酸盐学报. 2024, 52(8): 2566-2574. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20240145

    晶化行为极大影响玻璃材料的加工赋形及力学、光、电等性能,但晶化过程中微观结构演变机制远不明晰;对于全新类别金属有机框架(MOF)玻璃,相关晶化及高温动态配位化学系统研究更为匮乏。动态高孔穴四重穿插钻石网型MOF-[Co(L1)2]4n,在水分子配位及热去除多层级协同扰动下可不经高温熔融直接玻璃化。作为首个串联扰动法获得的传统MOF成功玻璃化实例,热重和差热分析发现去水扰动不定形态MOF在Tg = 560 K处发生玻璃化转变,过冷液体于558 ~ 586 K间稳定,随后在Tc = 597 K处发生明显晶化,并进一步在Td = 695 K以上发生结构分解;原位变温(PXRD)跟踪并证实了MOF去水无定形→玻璃化→过冷液化→再晶化的相态演变过程;X射线全散射原子对分布函数(PDF)揭示了玻璃态及再晶化态样品的短-中-长程结构特征。基于CCDC数据库结构检索以及铜基同构MOF的合成,结合MOF玻璃晶化相高分辨PXRD谱的Rietveld拟合结构验证,确认了致密六重穿插钻石网MOF-[Co(L1)2]6n的生成。MOF过冷液体不同温度淬冷所制备玻璃保有气体可接触孔性并呈现温度依赖变化,揭示了相均一MOF过冷液体内部液态结构差异性。这一研究构建了MOF“晶态-扰动态-过冷液态-玻璃态-晶化态”多相结构演变有趣例证,揭示了MOF玻璃及其过冷液体独特的高温配位自识别和有序化结构自组装行为。

  • MOF玻璃研究新进展专题—研究论文
  • 张紫惠, 谢志琨, 赵英博
    硅酸盐学报. 2024, 52(8): 2575-2584. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20240199

    晶态与玻璃态金属有机框架(MOF)的复合材料有望兼具晶态框架的高比表面积和玻璃态材料的高加工性,代表了新型多孔材料研究的重要机遇。本工作设计了一系列基于钛氧簇节点和多元醇配体的玻璃态MOF,其温和的合成条件、模块可设计性和均匀透明的特点令其成为与晶态框架进行复合的理想基质。通过在此类MOF玻璃中引入纳米尺寸、具有良好分散性的UiO-66和HKUST-1晶体,可制得均匀的复合材料。在合成中此2种MOF都保持了良好的结晶性和气体吸附性能。相比之下,ZIF-8在与玻璃态网络中失去了高结晶性和气体吸附能力。此外,金属有机多面体(MOP),作为MOF在分子尺度的对应体,也可与玻璃态网络形成复合材料并体现出高气体吸附能力。本工作发展了一类新型的自下而上合成的玻璃态MOF,并利用其温和的合成条件和良好的合成兼容性实现了与晶态MOF和MOP的高比表面积复合材料,为发展基于玻璃态MOF的多孔材料提供了可靠途径。

  • 钙钛矿掺杂玻璃的基础和应用专题—编者按
  • 陈大钦, 刘超
    硅酸盐学报. 2024, 52(8): 2585-2586.
  • 钙钛矿掺杂玻璃的基础和应用专题—研究论文
  • 陈荣华, 林继栋, 陈树鑫, 牛伟帆, 林世盛, 陈大钦
    硅酸盐学报. 2024, 52(8): 2587-2597. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20230915

    全无机钙钛矿量子点因其卓越光电特性受到广泛关注,但较差的稳定性限制其实际应用。近年来,致密无机玻璃网络中原位析出钙钛矿量子点(CsPbX3@glass)具有优异稳定性,然而大部分研究致力于优化钙钛矿量子点玻璃的光学性能,对其载流子动力学的研究较为匮乏。由此,本工作借助飞秒激光超快瞬态吸收光谱(fs-TAS)探索了由于晶化温度改变导致的缺陷变化与卤素比例变化对CsPb(Cl/Br)3@glass载流子动力学的影响。研究发现,随着热处理温度升高,更多Br-从玻璃网络中扩散进入量子点晶格,导致CsPb(Cl/Br)3量子点电声耦合强度减弱,热载流子弛豫时间逐渐从140 fs增加至210 fs;当经历较高温度热处理(520 ℃)时,fs-TAS的基态漂白红侧(长波长方向)出现随时间衰减的负信号,证明新缺陷态存在,导致CsPb(Cl/Br)3@glass呈现特别长的荧光寿命。

  • 钙钛矿掺杂玻璃的基础和应用专题—研究论文
  • 张朔朔, 邱惊龙, 李路瑶, 阮健, 王静, 韩建军
    硅酸盐学报. 2024, 52(8): 2598-2605. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20230998

    光学温度传感器是利用材料在不同温度下的光学性质变化来测量温度的一种先进传感技术。相比于传统的温度传感器,光学温度传感器具有非接触性、高精度、快速响应和抗干扰能力强的优势。然而,现阶段光学温度传感器仍面临一些挑战,如部分材料温度响应范围有限、复杂环境下测量精度受影响等问题。采用熔融淬火法合成了Yb3+-Tb3+∶CsPbI3纳米晶弥散玻璃,在365 nm的激发光下产生了来自Tb3+的绿光(7F6-5D4跃迁,545 nm)及来自CsPbI3纳米晶的红光(680 nm)。Yb3+敏化增强Tb3+绿色发光,Tb3+荧光强度随温度变化较为稳定,而CsPbI3纳米晶的红光随温度升高会快速衰减。针对Yb3+-Tb3+∶CsPbI3纳米晶弥散玻璃的温度传感性能进行表征,发现当Yb2O3浓度为0.3%(摩尔分数),Tb4O7浓度为1.2%时,其绝对灵敏度的最高可达到0.086 K-1,相对灵敏度的最高为8.63% K-1,最小温度不确定值为0.058 K(298~403 K),表明这种材料在温度传感器中具有潜在的应用前景。

  • 钙钛矿掺杂玻璃的基础和应用专题—研究论文
  • 许周速, 王鹏, 杨伊健, 郑国君, 满涛, 王阳明, 刘小峰, 邱建荣
    硅酸盐学报. 2024, 52(8): 2606-2614. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20240108

    钙钛矿量子点具有优异的光电性能,有望应用于显示、光伏和光电探测等领域,然而,较差的稳定性限制其应用,将钙钛矿量子点嵌入到玻璃中可以有效地提升其稳定性。采用高温熔融-热处理方法制备了Zr4+掺杂CsPbI3量子点硼硅酸盐玻璃。结果表明:CsPbI3量子点在玻璃内部析出,并且随着ZrO2含量增加,由于较小直径的Zr4+取代了较大直径的Pb2+,(200)晶面的衍射峰向大角度偏移;随着ZrO2含量的增加,发光峰和吸收边均出现蓝移,荧光强度和量子效率先增大后减小,荧光寿命逐渐减小;随着ZrO2含量增加,玻璃中[BO4]和[SiO4]四面体网络结构增加,导致玻璃三维网络结构增加,从而抑制了CsPbI3量子点的析晶。本工作表明所制备的玻璃具有良好的热稳定性,能够应用于显示、照明等领域。

  • 钙钛矿掺杂玻璃的基础和应用专题—研究论文
  • 林航, 吕雪杰, 高鹏, 王元生
    硅酸盐学报. 2024, 52(8): 2615-2622. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20240072

    钙钛矿量子点玻璃兼具量子点优异的发光特性和玻璃的物化稳定性,受到广泛关注,但其制备过程中存在组分挥发严重、晶粒尺寸和分布难以调控等问题,实验重复性往往较差。本工作中,以多孔玻璃为模板,基于原位生长的方法,制备了CsPbBr3量子点-多孔玻璃(简称为CPB-PG)复合材料。由于量子点生长受限于多孔玻璃的孔道,因此复合材料的组分/结构具有较好的可控性。改变多孔玻璃的热处理分相、酸浸析和碱洗工艺条件,可调控CPB-PG中析出的CsPbBr3量子点的粒径分布。多孔玻璃粉浸渍于卤化物盐溶液时,Cs+、Pb2+、Br-会吸附于孔道中;烘干溶剂后,CsPbBr3析出;升温至CsPbBr3熔点温度之上煅烧时,CsPbBr3熔融,并在降温过程中于玻璃孔道中原位重结晶。光谱测试分析表明,随着量子点尺寸增大,样品发射峰红移;晶体缺陷有所增加,相应荧光量子效率下降;制得CPB-PG的半峰宽最窄仅为18 nm,实现了对于宽色域背光显示至关重要的高纯绿光发射(色坐标接近Rec. 2020标准)。耦合绿光CPB-PG、红光K0.42Cs0.58Pb(Br1.5I1.5)量子点玻璃粉、以及InGaN蓝光芯片,构建白光发光二极管(LED)原型器件;在20 mA电流驱动下,白光LED的光效30 lm/W,色温7 710 K,显色指数75.8,可以覆盖约96%的Rec.2020标准色域。

  • 钙钛矿掺杂玻璃的基础和应用专题—综合评述
  • 牛璐玥, 孙永昊, 王慈, 任晶
    硅酸盐学报. 2024, 52(8): 2623-2633. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20230919

    铯铅卤(CsPbX3)钙钛矿量子点(PQDs)在光电领域取得了突破性进展,然而其在实际应用中一直受到稳定性差的困扰。将PQDs嵌入到结构紧密、性能稳定的惰性无机玻璃基体中,形成“量子点玻璃”复合材料,在保留PQDs优异发光性能的同时,不但巧妙地解决PQDs稳定性差的“致命”缺点,而且有望进一步挖掘玻璃的优势,如拉制光纤,制备新型光电功能材料,在开发综合性能优异的光电器件方面具有很好的潜力。本文综述了目前CsPbX3 PQDs玻璃的制备方法、析晶和发光机理,重点介绍了量子点玻璃在实际应用中面临的稳定性问题,包括在温度、光照和湿度等环境条件下的稳定性及重要研究进展,并对其未来研究中应重点关注的问题提出了展望。

  • 钙钛矿掺杂玻璃的基础和应用专题—综合评述
  • 范培宽, 周港杰, 康世亮, 林常规
    硅酸盐学报. 2024, 52(8): 2634-2642. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20230984

    钙钛矿纳米晶因其优异的可调发光和光电性能,在各光电应用领域广受关注。本文综述了硫系玻璃中金属卤化物钙钛矿纳米晶的研究进展,介绍了玻璃熔体法制备钙钛矿纳米晶复合硫系玻璃及其性能,并以无铅钙钛矿材料CsSnBr3为例探讨了硫系玻璃中钙钛矿纳米晶析晶机理,并总结了目前钙钛矿纳米晶复合硫系玻璃的研究现状及发展趋势。

  • 钙钛矿掺杂玻璃的基础和应用专题—综合评述
  • 阮超, 孙轲, 李昕阔, 邱建荣, 谭德志
    硅酸盐学报. 2024, 52(8): 2643-2658. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20240076

    钙钛矿纳米晶玻璃由于其在可见光波段发光波长可调、超高稳定性、光致发光量子效率高、单色性良好等独特优势,被广泛应用于光存储、微型发光二极管(Micro-LED)、超高分辨显示等前沿领域。本文探讨了钙钛矿纳米晶的独特光学特性,综述了近年来通过B位取代、热处理和玻璃组成改性等方法优化钙钛矿纳米晶的晶体质量,进而提高其量子效率的各项研究。深入分析了热处理、超快激光直写等方式调控钙钛矿晶体组分和发光波长的根本机制。最后总结并展望了钙钛矿纳米晶玻璃在LED和光存储等领域的潜在应用和发展前景。

  • 钙钛矿掺杂玻璃的基础和应用专题—综合评述
  • 乐亚坤, 黄雄健, 董国平
    硅酸盐学报. 2024, 52(8): 2659-2671. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20240077

    全无机铯铅卤(CsPbX3, X = Cl, Br, I)钙钛矿量子点玻璃因为其强光吸收系数、高荧光量子效率、可调的能带宽度和较高的载流子迁移效率等优异的光学性能,受到研究者们的广泛关注。超短脉冲激光即飞秒激光加工透明材料已被证明是构建三维光子器件结构的有效方法,在非线性光学、光学数据存储和纳米光子学等领域有着广泛的应用。本文根据飞秒激光与钙钛矿量子点玻璃相互作用,综合介绍了飞秒激光调控钙钛矿量子点玻璃的析晶和光学性能研究进展,并为飞秒激光作用钙钛矿量子点玻璃的未来的研究和应用提供了新的思路和见解。

  • 溶胶凝胶科学与技术专题—编者按
  • 杨辉, 朱满康
    硅酸盐学报. 2024, 52(8): 2672-2673.
  • 溶胶凝胶科学与技术专题—研究论文
  • 丁玲, 张帅, 郑博文, 党振华, 张林
    硅酸盐学报. 2024, 52(8): 2674-2684. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20240049

    TiO2基材料以其优异的化学稳定性、光稳定性、无毒性、低成本等优点被广泛应用于铀吸附。虽然TiO2基材料在铀吸附领域有一定的研究,但其铀吸附性能仍不理想。为了提高TiO2基材料对铀(VI)的吸附能力,本工作采用溶胶凝胶法制备了掺杂铁的纳米TiO2材料(Ti-Fe复合物),并将其用于废水中铀(VI)的分离。Ti-Fe复合物对铀(VI)的吸附效率在60 min内达到平衡,吸附效率为94.5%,最大吸附容量为672.9 mg/g。等温模型和动力学模型表明,Ti-Fe复合物对铀(VI)的吸附为单层均匀的化学吸附。通过X射线光电子能谱分析了铀(VI)与Ti-Fe复合物的相互作用机理,主要包括氧空位填充、氧化还原作用和球内表面络合作用。Ti-Fe复合物有望应用于实际处置含铀(VI)废水。

  • 溶胶凝胶科学与技术专题—研究论文
  • 倪银毅, 朱家艺, 高燕, 毕于铁, 任洪波
    硅酸盐学报. 2024, 52(8): 2685-2694. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20240004

    二氧化硅气凝胶具有极高的透光率,在辐射探测领域中可用作Cherenkov辐射探测器的关键组成部分。然而,二氧化硅气凝胶在10 mm厚度要求下,在550 nm波长处实现透光率大于80%仍然是一个颇具挑战性的问题。首先采用乙醇滴定实验构建了三元溶液互溶性相图,通过在不同相区域内选取合理参数,实现了从透明溶胶到透明气凝胶的制备。进一步研究了高透明二氧化硅气凝胶密度、微观结构及其透光率三者间的影响关系,结果表明,二氧化硅气凝胶的粒径和孔径会影响气凝胶透光率。综上所述,采用溶胶-凝胶法,优化选取互溶区的相点参数成功制备了厚度为10 mm,在550 nm处透光率为80.3%的高透明二氧化硅气凝胶,满足了Cherenkov辐射探测器对气凝胶辐射体光学参数的基本要求。

  • 溶胶凝胶科学与技术专题—综合评述
  • 杨辉, 李跃, 朱满康, 陈露
    硅酸盐学报. 2024, 52(8): 2695-2708. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20240099

    溶胶-凝胶技术作为一种先进的材料合成技术已被广泛应用于粉体、薄膜、块体、多孔材料等不同类型的材料的制备中,由此获得的材料相比传统方法得到的材料展现出更为优异的特征与性能。在过去的20年中,中国在溶胶-凝胶技术的研究和应用领域也取得了长足的发展。为此,本文总结回顾了中国溶胶-凝胶技术的发展历程,并梳理了近5年来中国科研工作者在该领域所取得的研究成果。可以明显看到,中国无论在溶胶-凝胶技术的学术领域还是产业应用领域都取得了长足的发展,并将溶胶-凝胶技术带入了一个新的蓬勃发展阶段。

  • 溶胶凝胶科学与技术专题—综合评述
  • 门静, 冯军宗, 姜勇刚, 李良军, 胡艺洁, 冯坚
    硅酸盐学报. 2024, 52(8): 2709-2721. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20240101

    具有耐高温和低热导率特性的炭气凝胶是惰性气氛下的理想高温隔热材料。炭气凝胶优异的隔热性能与其特殊的纳米孔隙和骨架结构密不可分,因此,实现纳米结构的可控制备是进一步优化炭气凝胶隔热性能并拓展其实际应用的关键。本文首先基于气凝胶热传导理论讨论了气凝胶结构与隔热性能的关系,而后综述了炭气凝胶隔热材料的溶胶-凝胶制备工艺对其结构影响的研究进展,最后,对炭气凝胶隔热材料的制备工艺研究方向进行了展望。

  • 溶胶凝胶科学与技术专题—综合评述
  • 黄招娣, 唐小燕, 杨清芳, 王晶京, 谢政
    硅酸盐学报. 2024, 52(8): 2722-2737. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20240121

    光功能杂化凝胶玻璃是一类具有广泛应用潜力的新型杂化材料与器件,集成融合了凝胶玻璃和光功能材料的特性和优势。本文主要综述了多种玻璃基质为载体的光功能杂化玻璃器件,尤其是凝胶玻璃基质作为光学材料载体的杂化凝胶玻璃器件的最新研究进展,系统介绍了非线性光学激光防护/调制杂化玻璃器件和发光/转换杂化玻璃器件2大类。最后,结合当前研究进展,展望了光功能杂化凝胶玻璃未来发展过程中可能面临的问题和挑战。本综述将有望为光功能杂化材料与玻璃的设计制备、性能优化以及器件制备和应用提供一定的启示,推动光功能杂化凝胶玻璃器件的发展。

  • 溶胶凝胶科学与技术专题—综合评述
  • 焦秀玲, 陈代荣
    硅酸盐学报. 2024, 52(8): 2738-2754. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20240213

    氧化铝陶瓷连续纤维具有耐高温、高强度、高模量、热导率低、绝缘性好、耐化学腐蚀能力强等特点,在航空航天、先进制造等领域具有重要的应用。本文对氧化铝基陶瓷连续纤维的制备、性能及应用进行了全面的综述,并对氧化铝基陶瓷连续纤维未来的发展方向进行了总结和展望,期望为未来氧化铝基陶瓷连续纤维的研制与应用提供参考。