一种多模式诱导的红色荧光材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多模式诱导的红色荧光材料及其制备方法，属于发光材料技术领域。本发明专利技术多模式诱导的红色荧光材料，化学式为MZnOS:xMn

【技术实现步骤摘要】
一种多模式诱导的红色荧光材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种多模式诱导的红色荧光材料及其制备方法，属于发光材料


技术介绍

[0002]基于可重写的图纹，实现信息的加密和解密的防伪技术日益受到研究者的重视。多模式诱导的光输出行为能够实现信息技术处理和加密等操作，因此，开发高效多模式可诱导的光行为成为实现多重防伪的研究热点。
[0003]具有一定缺陷结构的荧光材料能够对紫外以及可见光响应，表现出光致发光及余辉光输出现象，以及红外光可诱导的光激励行为。尽管已开发的相关荧光材料体系在光学防伪模式中具有一定的应用潜力，但只借助于单一响应的光输入模式难以实现高级别信息加密。目前，开发荧光材料的多模式、多响应的能力，进一步丰富其光响应的模式实现光信号的多维度防伪仍在探索之中。
[0004]相较于昂贵的稀土材料，过渡金属Mn
2+
离子是理想的实现宽带发射的激活剂离子，这是由于其3d3轨道电子的排布所决定的。Mn
2+
离子可实现宽带发射的4T1(4G)
→6A1(6S)的自旋禁止跃迁。由于Mn
2+
离子的4T1能级受晶体场强影响很大，在弱晶体场环境(四面体)中一般呈现绿色到黄色发射，在强晶体场环境中一般呈现出橙色到红色发射。尽管Mn
2+
离子在多种基质中表现出卓越的红光发射特性，例如ZnS:Mn
2+
、SrAl2O4:Mn
2+
和ZnAl2O4:Mn
2+
，但已报道的Mn
2+
离子掺杂的红色荧光材料只表现出单一模式的光诱导发光形式，不能够具备多重诱导实现红光发射的能力。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中多模式、多响应的荧光材料的缺失，本专利技术提供一种多模式诱导的红色荧光材料及其制备方法，本专利技术荧光材料可在紫外光、X射线能量辐射、近红外光和机械力诱导下实现600
‑
630nm的红光发射，并且该荧光材料化学稳定性好、发光强度高、可与PDMS，PMMA或者环氧树脂等有机基体固化成高效柔性的荧光薄膜，可应用于多重防伪、受力分析、压力传感器等领域。
[0006]一种多模式诱导的红色荧光材料，化学式为MZnOS:xMn
2+
，M为Ca
2+
,Ba
2+
,Sr
2+
中的一种或多种，其中0<x≤0.3，红色荧光材料经紫外光、红外激光、X射线或力的诱导发射波长为600
‑
630nm的红光；其发光模式源于过渡金属离子的能级跃迁，当收到光或力激发后，价带中的电子被激发到激发态，再从基态返回激发态，此过程产生的能量会以红光辐射的形式表现出来。
[0007]所述多模式诱导的红色荧光材料的制备方法，具体步骤如下：
[0008](1)将化合物A、含锌的化合物、含硫的化合物和含锰的化合物研磨混匀得到混合粉料；其中化合物A为含钙的化合物、含锶的化合物、含钡的化合物中的一种或多种；
[0009](2)将步骤(1)的混合粉料置于温度为900
‑
1200℃、氩气氛围中煅烧3
‑
8h，冷却至
室温，研磨即得多模式诱导的红色荧光材料；
[0010]所述步骤(1)研磨时加入乙醇，乙醇的加入量为化合物A、含锌的化合物、含硫的化合物和含锰的化合物的总质量的3
‑
4倍；所述混合粉料中钙、锶和钡的总摩尔量与锌、硫、锰的摩尔比为1:1:1:0.01；
[0011]所述含钙的化合物为碳酸钙、硝酸钙、氯化钙、氧化钙、氢氧化钙、草酸钙或醋酸钙；
[0012]所述含锶的化合物为碳酸锶、硝酸锶、氯化锶、氧化锶、氢氧化锶、草酸锶或醋酸锶；
[0013]所述含钡的化合物为碳酸钡、硝酸钡、氯化钡、氧化钡、氢氧化钡、草酸钡或醋酸钡；
[0014]所述含锌的化合物为碳酸锌、硝酸锌、硫化锌、氯化锌、氧化锌、氢氧化锌、草酸锌或醋酸锌；
[0015]所述含硫的化合物为硫化锌、硫化钡、硫化锶、硫化钙、硫化铝、硫化锗或硫化锡；
[0016]所述含锰的化合物为碳酸锰、硝酸锰、氯化锰、氧化锰、二氧化锰、氢氧化锰或草酸锰。
[0017]荧光材料可在紫外光、X射线能量辐射、近红外光和机械力诱导下实现600
‑
630nm的红光发射的原理：
[0018]本专利技术红色荧光材料中掺入Mn
2+
离子，调控了MZnOS(M＝Ca，Sr，Ba)中的能级分布，同时由于MZnOS基质提供的适宜的晶体场环境也有助于Mn
2+
实现发光，所有发光模式源于过渡金属离子的能级跃迁；对于PL(光致发光)、RL(X射线辐照发光)和ML(力致发光)现象而言，当受到光或力激发后，价带中的电子被激发到激发态，自由电子在导带中自由移动，一部分会返回Mn
2+
离子的激发态，对Mn
2+
离子进行有效激发，由于激发态的不稳定性，自由电子又会返回到基态，在这个过程中会释放出大量的能量，一部分能量以热能的形式释放，一部分能量以声子震动能的形式释放，一部分能量以光辐射的形式释放，这部分能量形成了Mn
2+
离子的红色特征发光；
[0019]对于PSL(光激励发光)现象，在上述过程中一部分导带中的载流子，被Mn
2+
离子的掺杂所导致的缺陷态能级所捕获，被捕获的载流子在室温下不释放或释放很缓慢，可以理解为将载流子“储存”了起来，当再次用特定低能波段进行诱导时(808、980、1550nm)，材料会继续下展现出红色发光，这是由于低能光的诱导会给缺陷态中的载流子提供一个初始能量，使之重新返回导带并重复跃迁过程。
[0020]本专利技术的有益效果是：
[0021](1)本专利技术荧光材料可在紫外光、X射线能量辐射、近红外光和机械力诱导下实现600
‑
630nm的红光发射；发光强度高，效果明显；
[0022](2)RL现象使之具有作为X射线闪烁体的潜质，可以应用于生物成像的方面；
[0023](3)ML现象使之具有作为应力传感器的潜质，在收到应力之后会出现发光现象，发光强度根据受力的大小来变化，可以用来监控受力的分布及大小；
[0024](4)本专利技术多模式诱导的红色荧光材料可用于多维度、多模式的光信息加密与防伪
；通过与有机基体封装成柔性薄膜可以实现多种发光模式，将其制作成一种防伪标签可以有效地应用到日常生活中。
附图说明
[0025]图1为实施例1红色发光荧光粉CaZn
0.99
OS:0.01Mn
2+
的XRD图；
[0026]图2为实施例2红色发光荧光粉SrZn
0.99
OS:0.01Mn
2+
的XRD图；
[0027]图3为实施例3
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多模式诱导的红色荧光材料，其特征在于：化学式为MZnOS:xMn
2+
，M为Ca
2+
,Ba
2+
,Sr
2+
中的一种或多种，其中0<x≤0.3，红色荧光材料经紫外光、红外激光、X射线或力的诱导发射红光。2.权利要求1所述多模式诱导的红色荧光材料的制备方法，具体步骤如下：(1)将化合物A、含锌的化合物、含硫的化合物和含锰的化合物研磨混匀得到混合粉料；其中化合物A为含钙的化合物、含锶的化合物、含钡的化合物中的一种或多种；(2)将步骤(1)的混合粉料置于温度为900
‑
1200℃、氩气氛围中煅烧3
‑
8h，冷却至室温，研磨即得多模式诱导的红色荧光材料。3.根据权利要求2所述多模式诱导的红色荧光材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)研磨时加入乙醇，乙醇的加入量为化合物A、含锌的化合物、含硫的化合物和含锰的化合物的总质量的3<...

【专利技术属性】
技术研发人员：余雪，郭龙超，王婷，王少卿，李子洋，
申请(专利权)人：成都大学，
类型：发明
国别省市：