具有双发射的长余辉发光纳米材料的制备及其防伪加密应用制造技术

本发明专利技术公开了具有双发射的长余辉发光纳米材料的制备及其防伪加密应用，该长余辉发光纳米材料的化学式为：ZnGa2‑

【技术实现步骤摘要】
具有双发射的长余辉发光纳米材料的制备及其防伪加密应用


[0001]本专利技术涉及长余辉纳米颗粒的制备和光学防伪应用领域，具体涉及一种具有双发射和多重响应的长余辉纳米颗粒的制备及其在防伪加密中的应用。

技术介绍

[0002]防伪技术涉及众多领域。随着科技的不断发展，荧光，磁条，数码等技术纷纷投入到了防伪应用中，特别是以荧光技术为核心的光学防伪，因其具有较低的制作成本，和高级别防伪加密性能。因而被广泛的应用于货币，制药，交易等多个领域。光学防伪在推广应用方面有着极大的优势，它不依赖于繁琐复杂的审查检测手段，可实现一次性“加密”，长期性“有效”。能够较好的解决商品防伪，信息加密，产品追溯等问题。近年来随着科学界对光学材料研究和应用的深入，量子点，上转换发光材料，有机聚合物发光材料等也被进一步用于信息防伪加密。
[0003]传统技术下的光学防伪，多采用荧光防伪技术，尽管能够达到快速识别的基本要求，但是，荧光防伪技术多采用静态瞬时荧光防伪信号，防伪级别较低，随着量子点，上转换发光材料，有机聚合物发光材料等的研究深入，也被拓展到防伪加密的实际应用中，相较于传统防光学伪技术，防伪性能有所改进。但是由于其提供的防伪信号多为静态模式，所能维持的时间相对较短，在防伪加密的实际应用中的稳定性和安全性方面存在一定的局限。
[0004]作为光致发光材料的长余辉发光材料，它具有超长余辉发光性能和无需原位激发的发光特质，早在17世纪，人们就将能够在黑暗中发光的现象称作“荧光”，在中国宋代的古书上也有所记载过一种用贝壳制备的磷光发射材料，1996年，Matsuzawa等人，首次成功研制了无机长余辉发光材料(SrAl2O4:Eu
2+
,Dy
3+
)并且能够产生超过30小时的绿色发光现象，从此引起了全世界科研工作者的广泛研究。随着科学界对长余辉发光材料研究的深入，使得长余辉发光材料在工程指示、生物成像、光学防伪、固体照明等领域有着越来越多的应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是，充分利用长余辉发光纳米材料无需原位激发的超长余辉性能，以解决传统荧光防伪技术中存在的防伪级别低、易被仿制等问题，积极响应国家和社会在防伪加密的实际应用中的关切和需求，提供一种具有双发射的长余辉发光纳米材料，该长余辉发光纳米材料采用水热
‑
煅烧结合的方法，具有较好的纳米尺度；其发射波长位于近红外和可见光两个区域，具有超长的余辉发射时间，无需原位激发的特点，在防伪加密实际应用中具有防伪级别高、易操作、难复制等优势。能够为军事加密、文件保护等国防建设，以及涉及食品、药品防伪等民生领域做出更多的贡献。
[0006]本专利技术的第二目的是提供一种硅掺杂镓酸锌长余辉发光纳米材料的新型合成方法。
[0007]本专利技术的第三个目的是提供一种多模态防伪加密的方法。
[0008]本专利技术的技术方案：
[0009]一种具有双发射的长余辉发光纳米材料，其化学式为：ZnGa2‑
x
Si
x
O4:Cr
3+
(0＜x≤2)，所述的双发射长余辉发光纳米材料，采用水热
‑
煅烧结合的方法制备而成，煅烧温度为 500～900℃；煅烧时间为3～7小时。
[0010]本专利技术提供的具有双发射的长余辉发光纳米材料是基于硅掺杂的镓酸盐，以 ZnGa2O4:Cr
3+
为主体，在未掺杂Si
4+
的ZnGa2O4:Cr
3+
的主体材料中，具有Zn
2+
和Ga
3+
两种金属阳离子晶格，随着Si
4+
含量的增加，在ZnGa2‑
x
Si
x
O4:Cr
3+
(0＜x≤2)中，Si
4+
会逐步占据Zn
2+
的晶格位点，形成Zn
2+
缺陷，进而提高材料的余辉发光性能，随着Si
4+
的不断增加，Si
4+
会进一步取代Ga
3+
的晶格位置，在500nm附近出现了新的波长发射峰，Si
4+
的掺入也进一步促进新的深层电子陷阱的形成，带来了更加持久的余辉发射时间，另外本专利技术还进一步调控了Si
4+
的掺杂量，避免浓度猝灭，随着Si
4+
的掺杂量的增加，本专利技术的 ZnGa2‑
x
Si
x
O4:Cr
3+
(0＜x≤2)长余辉发光纳米材料可以产生多种颜色，这有利于进一步的多色防伪加密的实际应用。
[0011]本专利技术采用水热
‑
煅烧合成法，并探究了最佳的煅烧温度和煅烧时间，结果表明，煅烧温度升高，发光位于696nm波长附近的强度增强；煅烧时间增加，发光位于500nm波长附近的强度增强。综上所述，Si
4+
的掺杂量，煅烧时间和煅烧温度对于构建该防伪加密的长余辉发光纳米材料是十分重要的。
[0012]一种具有双发射的长余辉发光纳米材料的制备方法，采用水热
‑
煅烧法，具体合成步骤如下：
[0013]1.按照Zn
2+
溶液、Ga
3+
溶液、Si
4+
溶液、Cr
3+
溶液所属的化学计量比(0.2:0.3:1.7:1
×
10
‑6) 将Zn
2+
溶液、Ga
3+
溶液、Si
4+
溶液、Cr
3+
溶液液加入到圆底烧瓶中，在18
‑
25℃温度下充分搅拌30
‑
60分钟，再用质量百分比浓度为10％的氨水调节混合液pH为8.0～9.0，继续在18～25℃温度下搅拌30
‑
60分钟得到前驱体混合溶液；(优选的，将2.5mL
‑
5mL乙二醇、 0.5mL
‑
1.0mL 0.4mol/L的Zn
2+
溶液、1.5mL
‑
2mL 0.2mol/L的Ga
3+
溶液、8.5mL
‑
10mL 0.2mol/L的Si
4+
溶液、0.1mL
‑
0.3mL 0.01mol/L的Cr
3+
溶液均匀混合为前驱体)；
[0014]将上述前驱体混合溶液转移到聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，置于鼓风干燥箱中，温度设置为160～170℃，水热处理20～24小时；
[0015]2.待水热反应结束，反应釜自然冷却至室温，将产物转移至离心管中，离心机转速保持在8000～10000转下高速离心3～5分钟，并用无水乙醇、蒸馏水洗涤三次，最终得到白色产物；
[0016]将上述产物用真空干燥箱中40～60℃温度下干燥8～本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有双发射的长余辉发光纳米材料，其化学式为：ZnGa2‑
x
Si
x
O4:Cr
3+
，0＜x≤2。2.根据权利要求1所述的一种具有双发射的长余辉发光纳米材料，其特征在于，上述长余辉发光纳米材料的制备采用水热
‑
煅烧合成法。3.根据权利要求1所述的一种具有双发射的长余辉发光纳米材料，其特征在于，所述的x优选为0.7。4.权利要求1至3任一项所述的一种具有双发射的长余辉发光纳米材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)按照Zn
2+
溶液、Ga
3+
溶液、Si
4+
溶液、Cr
3+
溶液所属的化学计量比0.2:0.3:1.7:1
×
10
‑6将Zn
2+
溶液、Ga
3+
溶液、Si
4+
溶液、Cr
3+
溶液液加入到圆底烧瓶中，在18
‑
25℃温度下充分搅拌30
‑
60分钟，再用质量百分比浓度为10％的氨水调节混合液pH为8.0～9.0，继续在18～25℃温度下搅拌30
‑
60分钟得到前驱体混合溶液；在聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中在160～170℃下进行水热反应20～24小时，待水热反应结束，反应釜自然冷却至室温；(2)将产物转移至离心管中，离心机转速保持在8000～10000转下高速离心3～5分钟，并用无水乙醇，蒸馏水清洗，最终得到白色产物，将上述产物在真空干燥箱中4...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿不都卡德尔，
申请(专利权)人：喀什大学，
类型：发明
国别省市：