[發(fā)明專(zhuān)利]基于能量傳遞調(diào)控的多模態(tài)下轉(zhuǎn)換納米晶及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210655579.X
• 申請(qǐng)日: 2022-06-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114891506B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尚云飛;王楊周;郝樹(shù)偉;楊春暉;呂順?lè)?/a>;朱崇強(qiáng);陳童
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C09K11/85
• 分類(lèi)號(hào): C09K11/85;C09K11/02;G09F3/02;G01N21/64
• 代理公司: 哈爾濱市文洋專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 23210
• 代理人: 王艷萍

基于能量傳遞調(diào)控的多模態(tài)下轉(zhuǎn)換納米晶及其制備方法和應(yīng)用，它涉及多模態(tài)下轉(zhuǎn)換核殼納米晶及其制法和應(yīng)用。它是要解決現(xiàn)有稀土摻雜下轉(zhuǎn)換納米晶激發(fā)光源要求苛刻、防偽級(jí)別低的問(wèn)題。本發(fā)明的下轉(zhuǎn)換納米晶是以β?NaGdsubgt;0.60/subgt;Fsubgt;4/subgt;:Xsubgt;0.40/subgt;supgt;3+/supgt;納米晶為內(nèi)核、以Cesupgt;3+/supgt;和Mnsupgt;2+/supgt;摻雜的NaGdFsubgt;4/subgt;為外層的核殼結(jié)構(gòu)納米晶；X＝Eu、Tb或Sm。制法：先制備納米晶內(nèi)核，再在核外包覆NaGdsubgt;0.75/subgt;Fsubgt;4/subgt;:Cesubgt;0.25/subgt;supgt;3+/supgt;形成核殼納米晶；再向殼層中引入Mnsupgt;2+/supgt;，得到納米晶。將該納米晶在基體上成膜，激光激發(fā)后，通過(guò)不同激活劑粒子的發(fā)射波段、發(fā)光顏色和激發(fā)關(guān)閉后隨時(shí)間表現(xiàn)的熒光顏色變化特征來(lái)實(shí)現(xiàn)防偽，用于防偽領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多模態(tài)下轉(zhuǎn)換核殼納米晶及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的飛速發(fā)展，人們逐漸意識(shí)到信息真?zhèn)魏桶踩鎯?chǔ)的重要性，對(duì)開(kāi)發(fā)新型防偽材料和防偽技術(shù)的需求也愈發(fā)迫切，為解決目前防偽安全性問(wèn)題，準(zhǔn)備開(kāi)發(fā)一系列多色發(fā)光的下轉(zhuǎn)換納米材料，并通過(guò)設(shè)計(jì)相應(yīng)的核殼結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)預(yù)期的能量傳遞，進(jìn)而拓展下轉(zhuǎn)換材料在光學(xué)防偽中的應(yīng)用。稀土摻雜納米材料的制備和性能近年來(lái)引起廣泛關(guān)注其中，稀土摻雜NaGdF₄納米材料具有低聲子能量、較高的發(fā)光效率和穩(wěn)定的物理化學(xué)性能，在光學(xué)顯示領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用潛力。當(dāng)前稀土摻雜NaGdF₄材料的研究主要集中在非輻射能量傳遞的多功能設(shè)計(jì)上，但這種設(shè)計(jì)面臨著離子間能量傳遞距離過(guò)短、存在反向能量傳遞等瓶頸。因此，通過(guò)構(gòu)筑核殼結(jié)構(gòu)及改變摻雜元素來(lái)解決當(dāng)前的能量傳遞途徑局限性的問(wèn)題具有十分重要的意義。

Gd(4f⁷)元素由于具有半滿(mǎn)的的4fⁿ組態(tài)電子數(shù)，穩(wěn)定電子能量狀態(tài)，特別是其激發(fā)態(tài)能級(jí)非常高(3×10⁴cm^-1)，因而常被作為稀土發(fā)光的基質(zhì)材料。Gd的基質(zhì)材料有Gd₂O₃、KGdF₄、GdF₃、NaGdF₄、BaGdF₅等。由于NaGdF₄晶體具有低的聲子能量和穩(wěn)定的光學(xué)性能，使其成為理想的下轉(zhuǎn)換基質(zhì)材料之一。Gd³⁺離子最低激發(fā)態(tài)⁶P_7/2到基態(tài)⁸S_7/2之間的能級(jí)差約為32258cm^-1，遠(yuǎn)大于常用的激活劑(Er³⁺、Ho³⁺、Tb³⁺等)的絕大多數(shù)激發(fā)能級(jí)，對(duì)激活劑的發(fā)光影響非常小。以Yb³⁺/Er³⁺體系為例，在其中摻入Sm³⁺、Nd³⁺離子會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的能量猝滅，但摻入Gd³⁺則可以有效的避免這種情況。另一方面在NaGdF₄晶體中，可以利用Gd³⁺離子的能量遷移作用，將激發(fā)能轉(zhuǎn)移到激發(fā)劑上。這種能量遷移的“搭橋”作用可以與分區(qū)摻雜結(jié)合時(shí)激發(fā)能損失最小化，即使在極低的激活劑濃度下，也可以利用這種效應(yīng)實(shí)現(xiàn)各種鑭系活激活劑(包括Eu³⁺、Tb³⁺、Sm³⁺)的可調(diào)下轉(zhuǎn)換發(fā)射。截至目前，NaGdF₄基質(zhì)的熒光材料已廣泛被用于防偽。