Cr2O3掺杂锂铅硼硅酸盐玻璃的多功能性能研究：热稳定性、光学发射与γ射线屏蔽的协同优化

本研究通过熔融淬火法成功制备Cr2O3掺杂锂铅硼硅酸盐玻璃（Li2O-PbO-B2O3-SiO2），系统探究了其结构（XRD/FTIR/Raman）、形貌（SEM/EDS）、热学（DTA）、辐射屏蔽（LAC/HVL）及光学（EPR/PL）特性。发现0.2 mol%掺杂样品（LiCr-0.25）兼具最佳热稳定性、红光发射（700-750 nm）和γ射线衰减能力，为光电与辐射防护材料设计提供新思路。

　　

Highlight亮点

Cr₂O₃掺杂诱导锂铅硼硅酸盐玻璃产生显著结构重排，其光学与辐射屏蔽性能随Cr浓度梯度变化呈现规律性演变。

Physical properties物理特性

如表1所示，随着Cr₂O₃掺杂量增加（0-0.5 mol%），玻璃密度从3.142增至3.256 g/cm³，而摩尔体积从20.247降至19.728 cm³/mol，证实Cr离子通过BO₃→BO₄转化促进网络致密化。氧堆积密度同步提升12%，暗示玻璃网络刚性增强。

Discussion讨论

• XRD宽峰证实所有样品保持非晶态，0.5 mol%掺杂仍不诱发结晶

• FTIR显示550-700 cm^-1新振动带源于Cr-O键，伴随BO₄单元特征峰位移

• EPR谱g≈1.97信号证实Cr³⁺八面体配位，高浓度时出现离子簇效应

• PL发射在700-750 nm（⁴T_2g→⁴A_2g跃迁），0.2 mol%样品发光强度达峰值

Conclusion结论

通过熔融淬火法成功制备Cr₂O₃掺杂（0-0.5 mol%）锂铅硼硅酸盐玻璃体系：

• XRD证实所有样品保持非晶态

• SEM/EDS显示均匀微观结构，Cr元素成功掺入

• 0.2 mol%样品（LiCr-0.25）展现最佳性能平衡，适用于光电转换器件与辐射防护窗口