上转换发光聚乙烯复合树脂及其制备方法和应用技术

一种上转换发光聚乙烯复合树脂及其制备方法和应用，该上转换发光聚乙烯复合树脂的制备方法包括在上转换发光颗粒分散液中加入配体连接剂、贵金属源和还原剂，发生原位还原反应得到表面负载贵金属的上转换发光颗粒；将表面负载贵金属的上转换发光颗粒与聚乙烯粉末混合后热熔、压缩，得到所述上转换发光聚乙烯复合树脂。本发明专利技术的方法具有操作简单，周期短，加工难度小、容易调控等优点，对工艺要求较低，成功率高，在未来规模化和产业化方面具有极大优势；本发明专利技术所得上转换发光聚乙烯复合树脂成功在扩展近红外光区固态应用材料方面具有潜在价值。

【技术实现步骤摘要】
上转换发光聚乙烯复合树脂及其制备方法和应用
本专利技术涉及复合材料领域，具体涉及一种上转换发光聚乙烯复合树脂及其制备方法和应用。
技术介绍
上转换发光是一种反-斯托克斯发光，可通过吸收一个或几个光子将波长较长的近红外光转化为波长较短的可见光，在生物成像、治疗学、光子学以及太阳光电学等领域有巨大应用潜力。该上转换发光材料遵循典型的能量转移上转换发光原理，包含三个部分：吸光中心受激发；能量向发光中心转移；发光中心受激跃迁并在回到基态过程中发光。受制于这种反向发光原理，上转换发光材料的发光效率难以突破，所以高效的上转换发光材料尤为难得。一方面可以通过高温裂解的方法合成结构稳定的纳米晶体，以减少发光过程中的能量损耗，增加能量转移的效率，以提升发光性能；另一方面具有特殊等离子体共振性质的贵金属(例如金、银等)，在对应波长下产生的热磁场也可以进一步刺激增强上转换发光效率。这些高效上转换发光材料可以有效利用近红外光源，进一步提高光的综合利用率。同时树脂化可以增加上转换材料的稳定性、更易加工，更适用于更多的应用场景，但目前还没有一种方法可以形成稳定、透光、高效发光且均相分散的上转换复合树脂，使得实际应用过程中受限。考虑到聚乙烯是最常见的工业树脂材料之一，具有成本廉价、易获取、加成方法简单、应用广泛等等优点，本领域更需要以简单方式实现高效上转换发光颗粒均相分散的聚乙烯复合树脂的新方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的之一在于提出一种上转换发光聚乙烯复合树脂及其制备方法和应用，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。为了实现上述目的，作为本专利技术的一个方面，提供了一种上转换发光聚乙烯复合树脂的制备方法，包括：(1)在上转换发光颗粒分散液中加入配体连接剂、贵金属源和还原剂，发生原位还原反应得到表面负载贵金属的上转换发光颗粒；(2)将表面负载贵金属的上转换发光颗粒与聚乙烯粉末混合后热熔、压缩，得到所述上转换发光聚乙烯复合树脂。作为本专利技术的另一个方面，还提供了一种上转换发光聚乙烯复合树脂，采用如上所述的制备方法获得。作为本专利技术的又一个方面，还提供了如上所述的上转换发光聚乙烯复合树脂在近红外光区固态材料领域的应用。基于上述技术方案可知，本专利技术的上转换发光聚乙烯复合树脂及其制备方法和应用相对于现有技术至少具有以下优势之一或一部分：1、本专利技术的方法是首次将高效上转换发光颗粒分散至聚乙烯树脂中，聚乙烯作为应用最广泛的工业树脂之一，常被用于电缆管材、农膜、包装膜等用途，然而却是首次与上转换发光材料复合，本专利技术中方法的成功为拓展聚乙烯材料的新应用方向提供可能性；2、本专利技术的方法具有操作简单，周期短，加工难度小、容易调控等优点，对工艺要求较低，成功率高，在未来规模化和产业化方面具有极大优势；3、本专利技术所得上转换发光聚乙烯复合树脂成功保留聚乙烯树脂原本的特性，例如结构稳定、透光、易加工等优点，为后续的再加工及应用打下基础；4、本专利技术所得上转换发光聚乙烯复合树脂成功表现出强上转换发光特性，结果表明上转换材料的聚乙烯树脂化并不会改变其发光性质，经观察在制备成功后，依然可以得到稳定的上转换发光，即有效地将不可见的近红外激光转化为可见光，在扩展近红外光区固态应用材料方面具有潜在价值。5、本专利技术所得上转换发光聚乙烯复合树脂具有多重颜色变化的特点，一方面是树脂本身颜色的变化，初始时单纯聚乙烯树脂是半透明的，随着上转换发光颗粒的掺入，可以由半透明变化为浅白色或白色，也因为贵金属颗粒的掺入，可以同步从半透明到浅粉色到粉色再到红色变化；另一方面是上转换发光颜色变化，可以通过改变掺杂的稀土离子来改变上转换发光颜色(例如红色、黄色、绿色、蓝色等)，也可以通过贵金属的掺入精细调控发光颜色的微量变化；这些多重颜色变化可以在实际应用中拥有更多的选择性，也更加复合消费者需求。附图说明图1为本专利技术实施例中获得的贵金属调控的高效上转换发光颗粒的发光光谱图；图2为本专利技术实施例中所获得的金纳米颗粒的吸光光谱图；图3为本专利技术实施例中获得的部分聚乙烯复合树脂实物图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。经过本专利技术的专利技术人深入且广泛的研究，出乎意料地发现一种高效上转换发光颗粒均相分散的聚乙烯复合树脂的新方法，该方法不仅简单易操作，所制备的复合树脂性质稳定，上转换发光强，并且均相分散，无明显颗粒感，在近红外激发光下呈现出不同颜色的发光，同时本身又具有从淡白色到深红色的颜色变化，具有广阔的加工和应用价值。本专利技术公开了一种上转换发光聚乙烯复合树脂的制备方法，包括：(1)在上转换发光颗粒分散液中加入配体连接剂、贵金属源和还原剂，发生原位还原反应得到表面负载贵金属的上转换发光颗粒；(2)将表面负载贵金属的上转换发光颗粒与聚乙烯粉末混合后热熔、压缩，得到所述上转换发光聚乙烯复合树脂。在本专利技术的一些实施例中，步骤(1)中，所述上转换发光颗粒与贵金属源的质量比为(126至1269)∶1，例如可以为211∶1、215∶1、220∶1、230∶1、250∶1、280∶1、300∶1、400∶1、500∶1、600∶1、700∶1、800∶1、900∶1、1000∶1、1100∶1、1200∶1、1269∶1；在本专利技术的一些实施例中，步骤(1)中，所述上转换发光颗粒与配体连接剂的质量比为(0.01至0.18)∶1，例如可以为0.01∶1、0.02∶1、0.05∶1、0.08∶1、0.1∶1、0.12∶1、0.15∶1、0.16∶1、0.18∶1；在本专利技术的一些实施例中，步骤(1)中，所述上转换发光颗粒与还原剂的质量比为(1至3)∶1，例如可以为1∶1、2∶1、3∶1。在本专利技术的一些实施例中，步骤(1)中，所述贵金属源包括金源、银源、铟源中的任一种或多种组合；在本专利技术的一些实施例中，所述金源包括氯金酸、乙酸金、硝酸金中的任一种或多种组合。在本专利技术的一些实施例中，步骤(1)中，所述配体连接剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙二醇、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵中的任一种或多种组合；在本专利技术的一些实施例中，步骤(1)中，所述还原剂包括抗坏血酸、柠檬酸、柠檬酸钠、葡萄糖、硼氢化钠、硼氢化钾中的任一种或多种组合；在本专利技术的一些实施例中，步骤(1)中，所述原位还原反应的反应时间为20至40min，例如可以为20min、25min、30min、35min、40min。在本专利技术的一些实施例中，步骤(1)中，所述上转换发光颗粒为掺杂了稀土离子的NaLnF4颗粒；其中，稀土离子Ln包括Y3+、Gd3+、Nd3+、Yb3+、Er3+、Tm3+、Ho3+中的任一种或多种组合；在本专利技术的一些实施例中，步骤(1)中，所述上转换发光颗粒在980nm或808nm激光下的发光颜色为蓝色、绿色、红色中的任本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种上转换发光聚乙烯复合树脂的制备方法，包括：/n(1)在上转换发光颗粒分散液中加入配体连接剂、贵金属源和还原剂，发生原位还原反应得到表面负载贵金属的上转换发光颗粒；/n(2)将表面负载贵金属的上转换发光颗粒与聚乙烯粉末混合后热熔、压缩，得到所述上转换发光聚乙烯复合树脂。/n

【技术特征摘要】
1.一种上转换发光聚乙烯复合树脂的制备方法，包括：
(1)在上转换发光颗粒分散液中加入配体连接剂、贵金属源和还原剂，发生原位还原反应得到表面负载贵金属的上转换发光颗粒；
(2)将表面负载贵金属的上转换发光颗粒与聚乙烯粉末混合后热熔、压缩，得到所述上转换发光聚乙烯复合树脂。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
步骤(1)中，所述上转换发光颗粒与贵金属源的质量比为(126至1269)∶1；
步骤(1)中，所述上转换发光颗粒与配体连接剂的质量比为(0.01至0.18)∶1；
步骤(1)中，所述上转换发光颗粒与还原剂的质量比为(1至3)∶1。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
步骤(1)中，所述贵金属源包括金源、银源、铜源、铟源中的任一种或多种组合；
其中，所述金源包括氯金酸、乙酸金、硝酸金中的任一种或多种组合。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
步骤(1)中，所述配体连接剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙二醇、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵中的任一种或多种组合；
步骤(1)中，所述还原剂包括抗坏血酸、柠檬酸、柠檬酸钠、葡萄糖、硼氢化钠、硼氢化钾中的任一种或多种组合；
步骤(1)中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊宇杰，王瑶，龙冉，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34