一种上转换发光材料制造技术

本发明专利技术提供一种上转换发光材料，还涉及一种包含所述上转换发光材料的防伪元件，还涉及一种检测所述上转换发光材料和防伪元件的装置及方法。该上转换发光材料具有脉冲调制变色效果。效果。效果。

【技术实现步骤摘要】
一种上转换发光材料


[0001]本专利技术属于安全防伪
，具体涉及一种上转换发光材料，还涉及一种包含所述上转换发光材料的防伪元件，还涉及一种检测所述上转换发光材料和防伪元件的装置及方法。

技术介绍

[0002]上转换发光材料可以应用于有价证券的防伪识别，通过印刷、涂布等方法把上转换发光材料添加在有价证券上，在外加光源的照射下，上转换发光材料可以产生辐射信号，通过检测辐射信号可以辨别有价证券或商品的真伪，这种方法简单、实用、易于识别。普通的上转换发光材料发光特征单一，可以容易从市场购买获得，伪造者较为容易仿造。因此，需要一种上转换发光材料，使其辐射信号难以被伪造者识别和模仿，提高有价证券的防伪能力。

技术实现思路

[0003]为了实现上述目的，本专利技术提供一种上转换发光材料，还提供一种包含所述上转换发光材料的防伪元件，还提供一种检测所述上转换发光材料和防伪元件的装置及方法。本专利技术提供的上转换发光材料具有脉冲调制变色效果，其发光效果难以被伪造者识别和模仿，可以提高有价证券的防伪能力。
[0004]本专利技术提供一种上转换发光材料，其化学元素组成如通式(I)所示， Bi
‑
M
‑
R
‑
E
‑
X(I)，其中：
[0005]M为Li,Na,K,Rb,Cs,Be,Mg,Ca,Sr,Ba中的至少一种元素；
[0006]R为Sc,Y,La,Ce,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Yb,Lu中的至少一种元素；
[0007]E为Ho,Er,Tm中的至少一种元素；
[0008]Bi、M、R、E之间的摩尔比为0.8～2:0～1:0.05～0.4:0.001～0.05；
[0009]X是使通式(I)的价态平衡的元素，其为O,S,F,Cl,Br,I中的至少一种元素，其在通式(I)中的摩尔数由通式(I)中Bi、M、R、E的摩尔数确定。
[0010]本专利技术所述的上转换发光材料具有脉冲调制变色效果，用特定激发光源激发时，该上转换发光材料同时产生第一发射光和第二发射光；当撤除特定激发光源后，改用脉冲激发光源激发时，第一发射光与第二发射光的强度比随着激发光源的脉冲宽度的减小而增大；当脉冲激发光源的脉冲宽度小于临界脉冲宽度t
c
时，第一发射光与第二发射光的强度比的变化引起该上转换发光材料肉眼可见的颜色变化，其中所述特定激发光源与所述脉冲激发光源的波长相同。
[0011]在某些实施方案中，所述特定激发光源为紫外光源(波长为 200
‑
400nm)、可见光源(波长为400
‑
750nm)或红外光源(波长为>750nm)，优选为红外光源(波长为>750nm，例如波长为980nm)。
[0012]在某些实施方案中，所述临界脉冲宽度t
c
为0.001ms
‑
1000ms，例如 0.1ms。
[0013]在某些实施方案中，本专利技术所述的通式(I)中M为Li,Na,Mg,Ca 中的至少一种元素。
[0014]在某些实施方案中，本专利技术所述的通式(I)中R为Y,Yb,Lu中的至少一种元素。
[0015]在某些实施方案中，本专利技术所述的通式(I)中R为Yb。
[0016]在某些实施方案中，本专利技术所述的通式(I)中E为Ho,Er,Tm中的至少一种元素。
[0017]在某些实施方案中，本专利技术所述的通式(I)中E为Er。
[0018]在某些实施方案中，本专利技术所述的通式(I)中X为O、F或二者的组合。
[0019]在某些实施方案中，本专利技术所述的通式(I)中X为O和F的组合。
[0020]在某些实施方案中，本专利技术所述的通式(I)中Bi、M、R、E之间的摩尔比为0.8～1.6:0.2～1:0.1～0.4:0.01～0.04。
[0021]在某些实施方案中，本专利技术所述的上转换发光材料，其化学元素组成如通式(II)所示，
[0022]Bi
‑
M
‑
Yb
‑
Er
‑
O
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F(II)，其中：
[0023]M的定义如本专利技术所述；
[0024]Bi、M、Yb、Er之间的摩尔比如本专利技术所述；
[0025]O和F在通式(II)中的摩尔数由通式(II)中Bi、M、Yb、Er的摩尔数确定。
[0026]在某些实施方案中，本专利技术所述的通式(II)中Bi和O之间的摩尔比为1:2，F的摩尔数由通式(II)中M、Yb、Er的摩尔数确定。
[0027]在某些实施方案中，本专利技术所述的上转换发光材料由包括以下步骤的方法制备得到，
[0028]1)提供含Bi元素的化合物、含M的化合物、含R的化合物、含E 的化合物，这些化合物中含有使化合物价态平衡的X；
[0029]2)将Bi元素的化合物、含M的化合物、含R的化合物、含E的化合物按照所需摩尔比混合粉碎，将粉碎后的粉末在600
‑
800℃的温度下煅烧4
‑
6小时；或者
[0030]将粉碎后的粉末在600
‑
800℃的温度下煅烧2
‑
3小时，将煅烧产物粉碎，然后在600
‑
800℃的温度下再煅烧2
‑
3小时；
[0031]3)冷却步骤2)所得产物，然后将其研磨成粉末状；
[0032]4)可选地，用乙醇清洗步骤3)所得粉末状产物，干燥。
[0033]在某些实施方案中，所述含Bi元素的化合物为Bi2O3。
[0034]在某些实施方案中，所述含M的化合物为NaF、CaF2、MgF2或LiF。
[0035]在某些实施方案中，所述含R的化合物为YbF3。
[0036]在某些实施方案中，所述含E的化合物为ErF3。
[0037]本专利技术还提供所述的上转换发光材料在制备防伪原件中的用途。
[0038]本专利技术还提供一种防伪元件，其中包含基质和本专利技术所述的上转换发光材料。
[0039]在某些实施方案中，所述基质为纸张、油墨、纤维、安全线或塑料薄膜。
[0040]在某些实施方案中，所述基质为油墨。
[0041]在某些实施方案中，所述基质为油墨，所述上转换发光材料混合在所述油墨中。
[0042]本专利技术所述的防伪元件具有脉冲调制变色效果，用特定激发光源激发时，该防伪元件同时产生第一发射光和第二发射光；当撤除特定激发光源后，改用脉冲激发光源激发
时，第一发射光与第二发射光的强度比随着激发光源的脉冲宽度的减小而增大；当脉冲激发光源的脉冲宽度小于临界脉冲宽度t
c
时，第一发射光与第二发射光的强度比的变化引起该上转换发光材料肉眼可见的颜色变化，其中所述特定激发光源与所述脉冲激发光源的波长相同。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种上转换发光材料，其化学元素组成如通式(I)所示，Bi
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M
‑
R
‑
E
‑
X(I)，其中：M为Li,Na,K,Rb,Cs,Be,Mg,Ca,Sr,Ba中的至少一种元素；R为Sc,Y,La,Ce,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Yb,Lu中的至少一种元素；E为Ho,Er,Tm中的至少一种元素；Bi、M、R、E之间的摩尔比为0.8～2:0～1:0.05～0.4:0.001～0.05；X是使通式(I)的价态平衡的元素，其为O,S,F,Cl,Br,I中的至少一种元素，其在通式(I)中的摩尔数由通式(I)中Bi、M、R、E的摩尔数确定。2.根据权利要求1所述的上转换发光材料，其特征在于，该上转换发光材料具有脉冲调制变色效果，用特定激发光源激发时，该上转换发光材料同时产生第一发射光和第二发射光；当撤除特定激发光源后，改用脉冲激发光源激发时，第一发射光与第二发射光的强度比随着激发光源的脉冲宽度的减小而增大；当脉冲激发光源的脉冲宽度小于临界脉冲宽度t
c
时，第一发射光与第二发射光的强度比的变化引起该上转换发光材料肉眼可见的颜色变化，其中所述特定激发光源与所述脉冲激发光源的波长相同。3.根据权利要求1所述的上转换发光材料，其特征在于以下i)至v)中的任意一项或多项：i)M为Li,Na,Mg,Ca中的至少一种元素；ii)R为Y,Yb,Lu中的至少一种元素，优选为Yb；iii)E为Ho,Er,Tm中的至少一种元素，优选为Er；iv)X为O、F或二者的组合，优选为O和F的组合；v)Bi、M、R、E之间的摩尔比为0.8～1.6:0.2～1:0.1～0.4:0.01～0.04。4.根据权利要求1至3任一项所述的上转换发光材料，其化学元素组成如通式(II)所示，Bi
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M
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Yb
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Er
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O
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F(II)，其中：M的定义如权利要求1或3所述；Bi、M、Yb、Er之间的摩尔比如权利要求1或3所述；O和F在通式(II)中的摩尔数由通式(II)中Bi、M、Yb、Er的摩尔数确定，优选地，Bi和O之间的摩尔比为1:2，F在通式(II)中的摩尔数由通式(II)中M、Yb、Er的摩尔数确定，优选地，所述的上转换发光材料由包括以下步骤的方法制备得到，1)提供含Bi元素的化合物、含M的化合物、含R的化合物、含E的化合物，这些化合物中含有使化合物价态平衡的X；2)将Bi元素的化合物、含M的化合物、含R的化合物、含E的化合物按照所需摩尔比混合粉碎，将粉碎后的粉末在600
‑
800℃的温度下煅烧...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶蕾，欧阳苏阳，刘萃，董亚鲁，陈韦，胡自立，林旷野，陈庚，
申请(专利权)人：中国印钞造币总公司，
类型：发明
国别省市：