研究目的
评估钴离子价态对掺杂CoO的PbO-Al2O3-TeO2-GeO2-SiO2玻璃陶瓷结构和光谱特性的影响。
研究成果
掺杂CoO的玻璃陶瓷表现出密度和光学带隙的增加，表明结构发生了改变。随着CoO浓度升高，钴离子从八面体位点向四面体位点转移，增强了网络刚性。含1.0摩尔%CoO的样品因性能提升，适用于绝缘体和光子器件。
研究不足
该研究仅限于特定多组分玻璃陶瓷体系中CoO浓度不超过1.0 mol%。潜在的优化方向包括探索更高掺杂浓度或其他过渡金属离子以提升性能。
1：实验设计与方法选择：
采用熔融淬火技术制备玻璃陶瓷并进行热处理。表征方法包括XRD、SEM、EDS、DTA、光学吸收、光致发光、FTIR和拉曼光谱，用于研究结构和光学性能。
2：样品选择与数据来源：
样品组成为29PbO-5Al2O3-1TeO2-10GeO2-(55-x)SiO2: xCoO（x=0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0 mol%），原料为高纯度试剂。
3：2, 4, 6, 8, 0 mol%），原料为高纯度试剂。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：原料：Al2O3、TeO2、GeO2、SiO2（Sigma Aldrich，99.99%纯度），PbO和CoO（LOBA，99.99%纯度）。设备：石英坩埚（Infusil制）、高温程控炉、电子天平、玛瑙研钵、黄铜板、退火炉、VIBRA HT密度测量仪、X射线衍射仪、DTA分析仪、SEM、EDS、光学吸收光谱仪、Perkin-Elmer LS-55荧光分光光度计、FTIR光谱仪、拉曼光谱仪。
4：TeOGeOSiO2（Sigma Aldrich，99%纯度），PbO和CoO（LOBA，99%纯度）。设备：
4. 实验步骤与操作流程：称量原料混合后于1400°C熔融10分钟，每3分钟搅拌一次，淬火于黄铜板，400°C退火，800°C热处理36小时，以1°C/分钟冷却。采用阿基米德原理和邻二甲苯测量密度。光谱测量在室温下进行。
5：实验步骤与操作流程：
5. 数据分析方法：通过Tauc图和Urbach图计算光学带隙和Urbach能量。利用Tanabe-Sugano图评估晶体场参数。分析数据随CoO浓度的变化趋势。
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Luminescence Spectrophotometer
LS-55
Perkin-Elmer
Used for photoluminescence measurements.
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Silica Crucible
Infusil make
Infusil
Used for melting the glass materials at high temperatures.
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Digital Balance
Used for weighing raw materials accurately.
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High Temperature Programmable Furnace
Used for melting and heat treatment of samples.
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VIBRA HT Density Measurement Kit
Used for measuring density of samples using Archimedes' principle.
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X-ray Diffractometer
Used for XRD analysis to identify crystalline phases.
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DTA Analyzer
Used for differential thermal analysis to study thermal properties.
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SEM
Used for scanning electron microscopy to examine microstructure.
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EDS
Used for energy dispersive spectroscopy to confirm elemental composition.
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Optical Absorption Spectrometer
Used for recording optical absorption spectra.
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FTIR Spectrometer
Used for Fourier transform infrared spectroscopy.
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Raman Spectrometer
Used for Raman spectroscopy to study vibrational modes.
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