[发明专利]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

说明书

本发明涉及一种Bi³⁺掺杂的波长可调型变色发光材料及其制备方法，其通式为：KBaY_1‑xSi₂O₇:xBi³⁺，其中0x≤0.06。采用KBaYSi₂O₇为基质，为发光中心Bi³⁺提供了良好的晶体场环境和稳定的化学结构，发光材料的晶体结构属于P2₁/n空间群的单斜结构。Bi³⁺的发光范围为400nm~600nm，在不同波长的紫外光激发下，该发光材料可实现从蓝光到绿光的可调光发射。通过改变激发波长可以实现蓝色到青色的可调发射。采用了简单的高温固相法制备材料，具有工艺简单、光谱宽、发光强度高，既环保安全又经济高效等优点，可在实际中批量生产。

技术领域

本发明涉及一种波长可调的KBaY_1-xSi₂O₇:xBi³⁺变色发光材料及其制备方法，属于发光材料技术领域。

背景技术

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。

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：Eu³⁺、公开号为CN109233831A的中国专利文献报道的RE₂Si₂O₇：Ce³⁺(RE＝Lu，Gd)、公开号为CN107546566A的中国专利文献报道的Re₂Si₂O₇：Dy³⁺(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。而本发明的Bi³⁺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Bi³⁺具有储量丰富、价格低等优点。

本发明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Bi³⁺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，所以本发明具体是通过掺杂Bi³⁺进入KBaYSi₂O₇中Y³⁺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。

发明内容

本发明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。

本发明的技术方案：匹配紫外LED芯片的变色发光材料：化学式为：KBaY_1-xSi₂O₇:xBi³⁺，其中0x≤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Bi³⁺为发光中心，在330nm至370nm处都出现强烈的吸收。