CN107162036B - 一种纳米晶y2o3及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种Y2O3纳米晶材料，拉曼振动峰为965cm‑1，通过对普通纳米Y2O3氧气中退火或再钝化加工得到该Y2O3纳米晶，其结构在粘合剂中稳定存在，供合成纳米条码智能标签选择的材料。该材料可应用于基于拉曼光谱的纳米条码智能标签的纳米颗粒编码层。当Y2O3纳米晶在氧气中退火时，378cm‑1的体Y2O3拉曼振动峰的减弱伴随着一个新的965cm‑1处拉曼振动峰的增强。本发明提供一种能在965cm‑1处产生振动峰的新型Y2O3材料，并通过对该材料进行钝化处理，使其能够在粘合剂中稳定存在，并与其他具备不同拉曼振动峰的纳米晶材料进行搭配，最终合成纳米条码智能标签。

Description

一种纳米晶Y2O3及其制作方法
技术领域
本发明设计纳米材料研发与应用领域，具体而言涉及一种新型的纳米晶材料制作方法和应用。
背景技术
纳米技术是在单个原子、分子层次上对物质的种类、数量和结构形态进行精确的观测、识别和控制的技术，是在纳米尺度范围内研究物质的特性和相互作用，并利用这些特性制造具有特定功能产品的多学科交叉的高新技术。其最终目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子、分子，制造出具有特定功能的产品。
材料基本构成单元的尺寸在纳米范围即1～100纳米或者由他们形成的材料就成为纳米材料。纳米材料和宏观材料迥然不同，它具备奇特的光学、电学、磁学、热学和力学等方面的性质。
以纳米尺度的物质单元为基础，按一定规律构筑或营造的新体系。它不仅具有纳米物质单元的性能，还存在由结构组合而产生的新的特性。Gleiter认为纳米材料是其晶粒中原子的长程有序排列和无序界面成分的组合，纳米材料具有大量界面，晶界原子达15％一50％。可以利用Raman、TEM、X射线、中子衍射和一些其他的方法来表征纳米材料及其结构。
在过去的几年里，随着纳米技术的快速发展，在不同的领域使用微型条码和纳米条码已经引起了人们的广泛注意。纳米条码通常有两种制作方法，一种是微粒子组合成编码模块，大多数的编码解译是通过模式识别方式来完成的，所以它被称为是“图解法”，这种纳米条码比较常见的有剪裁粒子的形状、大小、从而产生不同的编码。另外一种是微粒子负载编码成分。编码成分为具有可识别特性的分子或者纳米粒子。材料光谱具有特定形状，确定的峰位和半宽,以及很好的灵敏度。基于拉曼光谱纳米条码智能标签技术可以突破传统荧光编码限制，增加信息容量，建立更广阔的数据库，来获得更多的应用前景。而本发明可拓宽纳米条码智能标签的材料选择范围，并由于其复杂的制作流程和独特的拉曼特征峰位，进一步提高纳米条码智能标签的技术壁垒，增强其可靠性和保密性。
发明内容
在现有技术背景下，本发明的目的旨在提供一种新型的Y2O3纳米晶材料及其制作方法,为纳米条码智能标签提供一种可靠而保密性高的新材料及应用。
为达到上述目的，本发明提出一种新型的Y2O3纳米晶材料及其制作方法，包括：拉曼特征峰为965cm-1的Y2O3纳米晶材料的制备，对制备的Y2O3纳米晶材料进行钝化，将钝化后的Y2O3纳米晶材料与其他的纳米晶材料合成编码层，该编码层为包括若干种具有不同拉曼特征峰的纳米材料的混合层。
进一步，所述拉曼特征峰为965cm-1的Y2O3纳米晶材料，是通过Y2O3纳米晶在氧气中退火时，378cm-1振动峰的减弱伴随着一个新的965cm-1处振动峰的增强。Raman、XRD、TEM、XPS等微结构观察和理论计算表明，965cm-1的拉曼振动峰起源于纳米材料表面间隙氧所引的拉曼振动峰，O2-由表面氧气吸附解离形成，并且三氧化二钇纳米晶F中心氧缺陷在O2转变为过氧离子的过程中起着重要的作用。
进一步，所述拉曼特征峰为965cm-1的Y2O3纳米晶材料的钝化，Y2O3纳米晶材料与丙三醇混和，是利用甘油中-OH极强的负电性，与Y2O3表面的悬挂键结合，降低Y2O3表面的化学活性，保留其晶结构中的间隙氧(过氧根)实现钝化，从而使新型的纳米晶Y2O3能够在粘结剂中稳定存在。
进一步，所述钝化后的Y2O3纳米晶材料与其他的纳米晶材料组成编码层，该编码层为包括若干种具有不同拉曼特征峰的纳米材料与粘结剂混合之后，制作成为印刷材料，通过丝网印刷技术，完成纳米条码智能标签的制作。
进一步，所述纳米条码智能标签编码识别处理装置为一计算机。
本发明的有益效果：由以上发明的技术方案可知，通过改变体Y2O3材料的晶结构，制备出一种拉曼特征峰在965cm-1的新型Y2O3材料，并可作为原材料运用到纳米条码智能标签中，提供出一种新颖而可靠的编码材料，进一步提高纳米条码智能标签的材料选择范围，增强纳米条码智能标签的技术壁垒，因此本发明能达到提高纳米条码智能标签隐蔽性强、达到高防伪的目的，从而做到提高纳米条码智能标签的可靠性和保密性的目的。而且本发明的制备方法为不稳定的纳米晶材料在粘合剂中的稳定存在，提供了一种切实可靠的途径。
附图说明
图1为制作出的拉曼光谱的纳米条码智能标签样品图；
图2-9位拉曼特征峰为965cm-1的Y2O3材料与若干其他种纳米晶材料通过其内置的粘结剂黏贴在基材上，该混合层制作为纳米智能条码的编码层，然后分别获取的拉曼光谱图。
其中，图2的编码信息为00001；
图3的编码信息为00101；
图4的编码信息为00011；
图5的编码信息为10001；
图6的编码信息为01001；
图7的编码信息为10101；
图8的编码信息为01101；
图9的编码信息为11001。
具体实施方式
为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。如图1所示，通过对普通纳米Y2O3氧气中退火或再钝化加工得到该Y2O3纳米晶，其结构在粘合剂中稳定存在，供合成纳米条码智能标签选择的材料。
通过Y2O3纳米晶在氧气中退火，将Y2O3纳米晶加热到180-600℃的温度，保持15min以上均有效果，较好方案是将Y2O3纳米晶在氧气流中加热到250-350℃的温度，保持30min。本发明使用膜分离得到富氧空气退火也有较好效果。
根据本发明的第一个实施例，基于拉曼光谱的纳米条码智能标签包括：基材和设置于基材上的可拉曼光谱编码的纳米颗粒编码层，拉曼光谱编码的纳米颗粒编码层为包括拉曼特征峰为965cm-1在内的若干种具有不同拉曼特征峰的纳米材料的按照确定比例组成的混合层。
通过将制备的拉曼特征峰为965cm-1的Y2O3材料进行钝化，使其具备在粘结剂中稳定存在的特性。按照不同的比例，将特征峰为965cm-1的Y2O3材料与其他的若干纳米颗粒通过其内置的粘结剂黏贴在基材上，该混合层制作为纳米智能条码的编码层。
本实施例中，混合层由若干种具有独立可区别拉曼特征光谱的纳米颗粒的混合构成，不同的纳米颗粒在拉曼光谱上不同位置的谱峰排列代表二进制的不同位数，峰位的有无代表二进制的“1”和“0”。
本实施例中共使用了5中纳米晶材料作为编码层的原材料，通过判定各个材料的拉曼特征峰的有无，获取对应峰位所代表的二进制位“1”或者“0”。如图2-9 所示
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (5)

1.一种Y2O3纳米晶材料，其特征在于，Y2O3纳米晶材料的拉曼振动峰为965，通过对普通纳米Y2O3氧气中退火并再钝化加工得到该Y2O3纳米晶，其结构在粘合剂中稳定存在，供合成纳米条码智能标签选择的材料。
2.一种根据权利要求1所述的Y2O3纳米晶材料的制作方法，其特征在于，所述Y2O3纳米晶材料的拉曼振动峰为965，通过Y2O3纳米晶在氧气中退火时，378 的拉曼振动峰的减弱伴随着一个新的 965 处拉曼振动峰的增强，通过调控退火的温度和气流中氧气的浓度，实现合成了拉曼振动峰为965的Y2O3纳米晶材料；对Y2O3钝化处理，将Y2O3纳米晶材料与丙三醇混和，利用丙三醇中—OH极强的负电性，与Y2O3表面的悬挂键结合，降低Y2O3表面的化学活性，实现钝化，使纳米晶Y2O3能够在粘合剂中稳定存在。
3.一种根据权利要求1-2之一所述的Y2O3纳米晶材料的应用，其特征在于，所述纳米条码智能标签包括若干种具有独立能区别拉曼特征光谱的纳米颗粒的混合构成，不同的纳米颗粒在拉曼光谱上不同位置的谱峰排列代表二进制的不同位数，峰位的有无代表二进制的“1”和“0”。
4.根据权利要求3所述的纳米晶材料的应用，其特征在于，所述纳米条码智能标签，以拉曼光谱编码的纳米颗粒编码层还包括粘合剂，并以一维或者二维条码的形式组装到基材上。
5.根据权利要求3或4所述的纳米晶材料的应用，其特征在于，所述纳米条码智能标签，采用滴定、打印、涂敷、印刷中的至少一种方式将所述能拉曼光谱编码的纳米颗粒编码层组装到所述基材上，其所形成的每一个独立的点、线或小块，均代表一组n位的二进制数。
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