The SYNTHESIS, STRUCTURE AND SPECTRAL PROPERTIES OF TRANSPARENT GLASS-CERAMICS BASED ON NANOCRYSTALS OF ZINC ALUMINATE SPINEL DOPED WITH Ti3+ IONS
Аннотация
В работе исследованы структура и спектральные свойства прозрачных стеклокристаллических материалов цинковоалюмосиликатной системы, содержащих диоксид титана в качестве нуклеатора объемной кристаллизации. Материалы были получены вторичной термообработкой стекла, синтезированного в восстановительных условиях, и исследованы методами дифференциальной сканирующей калориметрии, рентгенофазового анализа, спектроскопии комбинационного рассеяния света, поглощения и люминесценции. Термообработка проводилась в интервале температур 720 - 1050 °С.
Согласно данным рентгенофазового анализа, основной кристаллической фазой стеклокристаллических материалов является алюмоцинковая шпинель (ганит, gahnite) с кубической структурой и размером кристаллов от 6 до 14 nm в зависимости от температуры термообработки. При температуре 1000 - 1050 °С в образцах появляются также кристаллы TiO2 (рутила, rutile). Объемная доля кристаллов ганита (gahnite) и рутила и их размеры растут с ростом температуры термообработки. Параметр элементарной ячейки нанокристаллов ганита (gahnite) составляет 8.083 Å - 8.120 Å и его изменение происходит за счет вхождения ионов титана.
В стеклокристаллических материалах наблюдается широкополосное поглощение в видимой и ближней ИК-областях спектра, обусловленное вхождением ионов Ti3+ в октаэдрические позиции (позиции ионов Al3+) в структуре ганита (gahnite). Согласно данным спектроскопии комбинационного рассеяния света, фазовые превращения в стекле, синтезированном в восстановительных условиях, аналогичны таковым в стеклах, синтезированных в окислительных условиях, что свидетельствует о малом влиянии ионов Ti3+ на основные процессы формирования стеклокристаллических материалов.
Люминесценция полученных материалов обусловлена суперпозицией люминесценции примесных ионов Cr3+ и ионов Ti3+ в октаэдрических позициях в нанокристаллах ганита (gahnite). Полученные закономерности будут использованы при синтезе стеклокристаллических материалов, содержащих ионы переходных металлов в низших степенях окисления.
