一种发光复合纳米材料及其制备方法与在防伪或温度传感中的应用

    专利查询2025-11-26  1


    本发明属于发光复合纳米材料及防伪、测温,尤其涉及一种发光复合纳米材料及其制备方法与在防伪或温度传感中的应用。


    背景技术:

    1、公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解,而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

    2、目前纳米材料已经用于日常生活的多个方面,但是现有的部分纳米材料在测温方面还存有许多问题,比如随时间、环境变化而发生性能改变,导致测温结果稳定性较差,且纳米材料产生的温度相关信号数据有时较为复杂,难以准确提取温度信息以及实时处理。除此之外,部分纳米材料还存在制备过程复杂、成本高及温度测量范围有限等问题。在防伪方面,现有的纳米材料难以达到多重防伪的要求,比如存在单一材料印刷防伪技术容易被仿制、复杂的图文又不易被识别等问题。

    3、因此,有研究将双钙钛矿材料用于制备防伪或温度传感领域,但传统的双钙钛矿材料(cs2nabicl6、cs2natbcl6、cs2naercl6)发光量子产率较低,难以满足防伪或温度传感的要求。


    技术实现思路

    1、为了解决上述问题,本发明提供了一种发光复合纳米材料及其制备方法与在防伪或温度传感中的应用,解决了传统发光纳米材料制备过程复杂、成本高、信号难以识别、温度测量范围有限或防伪技术易被仿制的问题,且本发明的发光复合纳米材料具有良好的稳定性,能够实现多重防伪或温度检测。

    2、为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:

    3、本发明的第一个方面,提供了一种发光复合纳米材料,所述发光复合纳米材料的分子式为cs2namcl6: xtm3+/zyb3+,其中,m选自bi(铋)、tb(铽)、er(铒)中的一种,x为0.09-0.1,z为0.9-1。

    4、为了满足防伪或温度传感的要求,需要纳米材料发出的荧光鲜艳、醒目且明亮,以便于识别。而纳米材料的发光性能与掺杂元素种类、掺杂元素之间的能量传递以及纳米颗粒的晶场等有较强的依赖关系‌‌。本发明经过长期研究和实验摸索发现:与单一掺杂tm3+(铥离子)、yb3+(镱离子)或其他掺杂体系相比,采用tm3+/yb3+共掺杂双钙钛矿材料(cs2nabicl6、cs2natbcl6、cs2naercl6)可以显著地增强其荧光强度并使发出明亮的蓝色、紫光或红色荧光,同时,发光强度还能与温度的线性拟合,实现温度检测。

    5、本发明的第二个方面,提供了上述的发光复合纳米材料的制备方法,包括:

    6、将cscl(氯化铯)、nacl(氯化钠)、m盐、ybcl3(氯化镱)、tmcl3(氯化铥)与盐酸溶液、水混合均匀,在20℃-25℃下进行反应,反应完成后,干燥,得到发光复合纳米材料;

    7、其中,m盐选自bicl3(氯化铋)、tbcl3(氯化铽)、ercl3(氯化铒)中的一种。

    8、掺杂离子的浓度会影响纳米材料的发光强度,因此,本发明对ybcl3的掺杂量进行了研究,优选的,所述nacl与ybcl3的摩尔比为1:(0.9-1)时,可以获得较优的发光强度。

    9、tm3+与yb3+的比例会影响二者离子通道的传输,进而影响纳米材料的发光强度。因此,本发明对tmcl3的掺杂量进行了研究,优选的,所述ybcl3、tmcl3的摩尔比为(0.9-1):0.1时,可以获得较优的发光强度。

    10、反应时间会影响发光复合纳米材料的得率和纯度,若反应时间过短,反应不完全,若反应时间过长,能耗较高。因此,本发明对反应时间进行了研究,优选的,所述反应的时间为0.5-2h。

    11、盐酸溶液的浓度会影响反应的效率,因此,本发明对盐酸溶液的浓度进行了研究,优选的,所述盐酸溶液的质量浓度为36%-38%。

    12、水的用量会影响原料的分散效果,因此,本发明对水的用量进行了研究,优选的,所述盐酸溶液与水的体积比为(6-8):(20-25)。

    13、生活用水不可避免地含有金属杂质,在合成过程中,会影响复合材料的纯度,进而影响其发光特性,为此,本发明对水的种类进行了研究,优选的,所述水为纯净水。

    14、本发明的第三个方面,提供了上述的发光复合纳米材料在防伪或温度传感中的应用。

    15、本发明的有益效果

    16、(1)本发明提供的发光复合纳米材料cs2nabicl6:tm3+/yb3+在980nm激发波长下发蓝光,cs2natbcl6:tm3+/yb3+在254nm激发波长下发紫光,cs2naercl6:tm3+/yb3+在980nm激发波长下发红光,可以在不同波长激发光(980nm、254nm)激发下实现不同颜色的荧光发射,进而实现多重防伪功能。同时,发光复合纳米材料cs2nabicl6:tm3+/yb3+在980nm激光激发下,对材料进行加热(33℃-300℃),材料的荧光强度随着温度上升而降低,进而可以实现测温功能。

    17、(2)本发明提供的发光复合纳米材料具有较小的粒径,检测方式简单,能够有效减少工业检测流程;

    18、(3)本发明提供的发光复合纳米材料制备工艺简单、成本低廉,有利于实现工业化大规模生产。

    19、(4)本发明制备的发光复合纳米材料不仅可以应用于温度传感,还可用于防伪领域,应用范围广泛。



    技术特征:

    1.一种发光复合纳米材料,其特征在于,所述发光复合纳米材料的分子式为cs2namcl6:xtm3+/zyb3+,其中,m选自bi、tb、er中的一种,x为0.09-0.1,z为0.9-1。

    2.一种如权利要求1所述的发光复合纳米材料的制备方法,其特征在于,包括:

    3.如权利要求2所述的发光复合纳米材料的制备方法,其特征在于,所述nacl与ybcl3的摩尔比为1:(0.9-1)。

    4.如权利要求2所述的发光复合纳米材料的制备方法,其特征在于,所述ybcl3、tmcl3的摩尔比为(0.9-1):0.1。

    5.如权利要求2所述的发光复合纳米材料的制备方法,其特征在于,所述反应的时间为0.5h-2h。

    6.如权利要求2所述的发光复合纳米材料的制备方法,其特征在于,所述盐酸溶液的质量浓度为36%-38%。

    7.如权利要求2所述的发光复合纳米材料的制备方法,其特征在于,所述盐酸溶液与水的体积比为(6-8):(20-25)。

    8.如权利要求2所述的发光复合纳米材料的制备方法,其特征在于,所述水为纯净水。

    9.权利要求1所述的发光复合纳米材料在防伪或温度传感中的应用。


    技术总结
    本发明属于发光复合纳米材料及防伪、测温技术领域,提供了一种发光复合纳米材料及其制备方法与在防伪或温度传感中的应用,所述发光复合纳米材料,包括双钙钛矿Cs<subgt;2</subgt;NaBiCl<subgt;6</subgt;:Tm<supgt;3+</supgt;/Yb<supgt;3+</supgt;、Cs<subgt;2</subgt;NaTbCl<subgt;6</subgt;:Tm<supgt;3+</supgt;/Yb<supgt;3+</supgt;、Cs<subgt;2</subgt;NaErCl<subgt;6</subgt;:Tm<supgt;3+</supgt;/Yb<supgt;3+</supgt;纳米颗粒;其中Yb<supgt;3+</supgt;与Tm<supgt;3+</supgt;的摩尔比为(0.9‑1):0.1。本发明的发光复合纳米材料易识别,可以在不同波长激发光(980nm、254nm)激发下实现不同颜色的荧光发射,或,荧光强度随着温度上升而降低,因此,可实现在防伪、荧光成像或温度传感领域的应用,且制备工艺简单、成本低廉,有利于实现工业化大规模生产。

    技术研发人员:刘国锋,张萌,董磊,于畅,许士才,吕超,孙婉,王瑞,张俊叶,田蒙,王振兴,张想通,马立军,林辉
    受保护的技术使用者:德州学院
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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