WO3掺杂B2O3-Bi2O3-SrO-Li2O玻璃的结构、光学与弹性特性研究及其在防护材料中的应用潜力

《Materials Characterization》：Structural, optical and elastic characteristics of WO 3-doped B 2O 3+Bi 2O 3+SrO+Li 2O glasses

本研究通过熔融淬火法制备WO3掺杂硼酸盐玻璃体系，综合运用FTIR、Raman、11B MAS-NMR等技术揭示WO3通过促进BO3→BO4转化和增加非桥氧（NBO）优化网络结构，显著提升玻璃密度、机械稳定性（Young's modulus达111.60 GPa）与光学性能，为高能射线防护（Shielding）和光电材料设计提供创新解决方案。

　　

Structural studies by FTIR spectra

图2展示了LSBBW玻璃在400-4000 cm^-1范围内的傅里叶变换红外光谱（FTIR），显示出三个关键谱带：≤800 cm^-1、800-1200 cm^-1和1200-1600 cm^-1区域。有趣的是，羟基（OH）波段（通常出现在硼酸盐玻璃约3300 cm^-1处）的缺失可增强镧系元素共掺杂时的发光性能，这与文献报道一致。低于800 cm^-1的波段归因于Bi-O键振动和[WO₄]/[WO₆]基团的弯曲模式，而800-1200 cm^-1区域与B-O-B桥键和BO₄单元伸缩振动相关。1200-1600 cm^-1区域的宽带则对应BO₃单元和非桥氧（NBO）的振动特征，随着WO₃掺杂量增加，该区域强度变化表明网络重构和NBO浓度上升。

Conclusions

本研究通过熔融淬火法制备WO₃掺杂(60-x)B₂O₃+20Bi₂O₃+10SrO+10Li₂O玻璃，系统分析了其机械、光学、热学和结构特性，证明WO₃是玻璃基质中关键的网络调节剂。FTIR、Raman和¹¹B MAS-NMR结构研究表明，WO₃的加入促使BO₄单元向BO₃单元转化，并提高非桥氧浓度，从而增强网络交联度。光学分析显示间接带隙和Urbach能量随WO₃含量变化而波动，机械性能在1 mol% WO₃时达到峰值（Young's modulus 111.60 GPa），表明该组分具有最优的机械稳定性和防护应用潜力。