一种铋离子掺杂的波长可调型变色发光材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种Bi

A wavelength adjustable color changing luminescent material doped with bismuth ion and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种铋离子掺杂的波长可调型变色发光材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种波长可调的KBaY1‑
x
Si2O7:xBi
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变色发光材料及其制备方法，属于发光材料


技术介绍

[0002]信息安全是当今社会生活中最严重的问题之一，它影响着社会、经济、科技等各个领域。新的防伪技术的发展使得产品的真伪更难复制，这对于保护品牌和机密文件具有重要意义。因此，核径迹技术、全息图像、磁性材料以及发光材料等各种可靠的防伪和加密方法不断被研究和创新。其中，现有技术中大多以水印、有色纤维、荧光油墨印刷、微小记号的形体及随机分布等作为防伪技术，与其它制备工艺的成本高、工艺复杂，存储的信息容易被复制的缺点相比，发光防伪材料以其制作工艺简单、可见度高、颜色可调等优点越来越受到人们的关注。因此，研发出发光可调的变色材料被认为是解决这一问题的关键，而一种性能优异的发光材料往往需要稳定的物理化学性能。
[0003]近年来，焦硅酸盐由于拥有优良的结构和稳定的物理化学性能而被广泛研究。关于焦硅酸盐的研究有很多，现有技术中报道了一些稀土元素掺杂的焦硅酸盐发光材料，例如，公开号为CN109233819A的中国专利文献报道的K2Ca2Si2O7：Eu
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、公开号为CN109233831A的中国专利文献报道的RE2Si2O7：Ce
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(RE＝Lu，Gd)、公开号为CN107546566A的中国专利文献报道的Re2Si2O7：Dy
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(Re＝Y，Gd，Lu，Sc)均可以看出稀土元素掺杂得到发光波长都不可调。而本专利技术的Bi
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掺杂KBaYSi2O7发光材料与之相对比，不仅具有结构稳定，易于合成等优势，而且可通过改变激发来实现蓝色和青色之间的可调发射，同时Bi
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具有储量丰富、价格低等优点。
[0004]本专利技术是通过简单的工艺制备了一种波长可调的变色发光材料，因为Bi
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对晶体场环境十分敏感，当占据不同位置的阳离子可能导致不同的发光中心的存在，所以本专利技术具体是通过掺杂Bi
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进入KBaYSi2O7中Y
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的两个不同位置，产生不同的发光中心，因此可通过不同波长的激发和多个发射中心之间的能量转移来实现可调光发射。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决的第一个技术问题是提供一种波长可调的变色发光材料。
[0006]本专利技术的技术方案：匹配紫外LED芯片的变色发光材料：化学式为：KBaY1‑
x
Si2O7:xBi
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，其中0<x≤0.06，其主相为四面体
‑
八面体复合的单斜结构，属于P21/n空间群；以Bi
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为发光中心，在330nm至370nm处都出现强烈的吸收。
[0007]本专利技术解决的第二个技术问题是提供一种低成本、快速的Bi
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掺杂KBaYSi2O7发光材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008]a、按照化学计量比称取碳酸钾(K2CO3)、碳酸钡(BaCO3)、二氧化硅(SiO2)、氧化钇(Y2O3)、氧化铋(Bi2O3)放入玛瑙研钵中，加入适量无水乙醇(C2H6O)后研磨至干燥。
[0009]b、将步骤a中得到的混合粉末转入刚玉坩埚并放到管式炉中，升温焙烧后，随炉冷
却得到白色固体产物，即KBaY1‑
x
Si2O7:xBi
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发光材料。
[0010]在一种实施方式中，步骤a中，无水乙醇用量为2～5ml；优选的，用量为4ml。
[0011]在一种实施方式中，步骤a中，氧化铋用量x为0.01～0.06ml；优选的，用量为0.03。
[0012]在一种实施方式中，步骤a中，研磨时间为20～40min；优选的，混合时间为30min。
[0013]在一种实施方式中，步骤b中，焙烧温度为1000～1300℃；优选的，焙烧温度为1200℃。
[0014]在一种实施方式中，步骤b中，焙烧保温时间为1～4h；优选的，焙烧保温时间为3h。
[0015]本专利技术解决的第三个技术问题是提供了一种波长可调的Bi
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掺杂KBaYSi2O7发光材料的应用，将其应用于变色防伪标识领域。
[0016]本专利技术的有益效果：
[0017]1、本专利技术突出使用Bi
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离子掺杂，成功的对KBaYSi2O7基体中的Y位进行部分掺杂获得发光材料。该基体化学物理性质稳定，能为发光中心Bi
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离子提供良好的晶体场环境。
[0018]2、本专利技术的KBaY1‑
x
Si2O7:xBi
3+
发光材料可利用不同波长的激发和能量转移(ET)来实现可调光发射，光谱覆盖蓝光与青光。
[0019]3、本专利技术的KBaY1‑
x
Si2O7:xBi
3+
发光材料可有效吸收近紫外光并高效发射出蓝光或青光，是一种与近紫外LED芯片有较好的匹配性的发光材料。
附图说明
[0020]图1为实施例1所得的KBaY
0.99
Si2O7:0.01Bi
3+
的XRD图。
[0021]图2为实施例1所得的KBaY
0.99
Si2O7:0.01Bi
3+
在监测波长分别为330nm、350nm、370nm下的发射光谱图。
[0022]图3为实施例1所得的KBaY
0.99
Si2O7:0.01Bi
3+
在激发波长分别为330nm、350nm、370nm下的色坐标图。
[0023]图4为实施例2所得的KBaY
0.97
Si2O7:0.03Bi
3+
的XRD图。
[0024]图5为实施例2所得的KBaY
0.97
Si2O7:0.03Bi
3+
在监测波长分别为335nm、355nm、365nm下的发射光谱图。
[0025]图6为实施例2所得的KBaY
0.97
Si2O7:0.03Bi
3+
在激发波长分别为335nm、355nm、365nm下的色坐标图。
[0026]图7为实施例3所得的KBaY
0.94
Si2O7:0.06Bi
3+
的XRD图。
[0027]图8为实施例3所得的KBaY
0.94
Si2O7:0.06Bi
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在监测波长分别为340nm、360nm、370nm下的发射光谱图。
[0028]图9为实施例3所得的KBaY
0.94
Si2O7:0.06Bi
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在激发波长本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Bi
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掺杂的波长可调型变色发光材料及其制备方法，其特征在于：发光材料化学式为KBaY1‑
x
Si2O7:xBi
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，其中0<x≤0.06；该发光材料是采用高温固相法制备。2.如权利要求1所述的一种Bi
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掺杂的波长可调谐变色材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a、按照化学计量比称取碳酸钾(K2CO3)、碳酸钡(BaCO3)、二氧化硅(SiO2)、氧化钇(Y2O3)、氧化铋(Bi2O3)放入玛瑙研钵中，加入适量无水乙醇(C2H6O)后研磨至干燥。b、将步骤a中得到的混合粉末转入刚玉坩埚并放到管式炉中，升温焙烧后，随炉冷却得到白色固体产物，即KBaY1‑
x
Si2O7:xBi
3+
发光材料。3.根据权利要求2所述的一种Bi
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掺杂的波长可调型...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文涛，杨朕瑞，赵舟，袁菲，吴琪祺，杜海英，陈显飞，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：