[发明专利]一类上转换磷光材料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及发光材料领域，具体涉及上转换发光材料及其制备方法与应用。

背景技术

随着社会和经济的发展，以新能源、新材料、信息、纳米技术等为代表的高新技术逐渐成为全球研究的课题。新材料作为战略新兴产业中最为重要的一部分，起着举足轻重且不可或缺的作用。无机光功能材料凭借其独特而优异的发光性质、化学物理稳定性，使其受到了广泛的研究和关注。尤其是，随着光电子器件的发展，无机光功能材料在太阳能电池、防伪、加密以及生物荧光成像领域备受青睐，对无机光功能材料的需求也迅速增加。其中，将材料的发光特征应用于钞票、证件、有价票据等安全物品的防伪领域已经有很长的时间。符合斯托克斯定律的紫外光或可见光激发发射可见光、红外光的物质，以及符合反斯托克斯效应的上转换发光材料在各国纸币，有价证券，商标，护照，身份证等上都有着较为广泛的应用。然而，随着伪造者获取信息及材料的手段变得越来越容易，很多防伪技术的反防伪效果逐渐减弱。这就对钞票等有价票证的防伪提出了越来越高的要求。因此，发展具有新型发光模式的防伪材料来提高其防伪和保密性具有重要的意义。

对荧光防伪而言，除了将不同激发条件和发射条件的荧光物质进行编码组合，提高伪造者分析和伪造的难度之外，将适合于钞票等应用要求的新型发光特征引入防伪领域也是一种新的思路。从实际应用考虑，所采用的发光物质最好是市面上购买不到的材料。中国专利CN106566547A公开了一种上转换长余辉荧光材料及其制备方法与应用。该材料虽然具有较好的特异性上下转换荧光以及上转换余辉现象，但是该材料基质为硫氧化物，此类物质化学稳定性差，容易潮解并且不耐紫外光照射，易老化，难以在实际中获得应用。专利CN1563270A公开了一种机器可读荧光/磷光防伪材料以及该材料的制备方法与应用。但是这种材料只有在紫外激发下才会有荧光与磷光性能，无上转换荧光或磷光现象，许多无机发光材料都能够实现，材料的特异性不强。从实际应用的角度考虑，由于有价证件，特别是钞票等的使用场合多种多样，所采用的发光物质最好是市面上购买不到的材料。除此之外，还要求发光物质还应具有明显的特异性发光特征，研磨等处理后材料的性质不变。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一类上转换发光材料，为具有上转换荧光与磷光特性的无机材料，具体为一类氟化物基质掺杂稀土离子Yb³⁺和过渡金属离子Mn²⁺的一类上转换磷光材料。

本发明的目的还在于提供所述的一类上转换磷光材料的制备方法，该制备方法简单且环境友好。

本发明的另一目的还在于提供所述的一类上转换磷光材料在防伪、加密、显示和生物成像材料方面的潜在应用。

本发明的目的通过如下技术方案实现。

一类上转换磷光材料，其化学组成表达式为AB_1-x-yF₃:xMn²⁺yYb³⁺；其中，A为碱金属Li、Na、 K、 Rb和 Cs中的一种以上， B为二价金属Ba、 Sr、 Ca、 Cd、 Mg、 Zn和Pb中的一种以上；x，y分别为掺杂离子Mn²⁺和的Yb³⁺浓度，取值范围：x=0.0001~0.7，y=0.0001~0.3。

优选的，A为碱金属Na、K和Rb中的一种以上。

优选的，B为二价金属Ca、Cd、 Zn和Mg中的一种以上。

优选的， x= 0.01~0.4，y=0.01~0.15。

本发明的上转换磷光材料，基质材料中主要是B离子被Mn²⁺和Yb³⁺离子共同替代，但并不限于B离子被替代。