CN112266787A - 一种具有紫外防伪功能的稀土材料及其制备方法 - Google Patents

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戴建国
李晓强
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Abstract

本发明公开了一种具有紫外防伪功能的稀土材料，所述稀土材料以Na2CaTi2O6为主晶格掺杂镧系稀土元素以及锰元素，并采用高温固相法合成。本发明还公开了这种具有紫外防伪功能的稀土材料的制备方法。该材料能够在不同紫外光激发下，发射不同波段的可见光，制备方法简便、易控、成本低，可应用于多种防伪领域。

Description

一种具有紫外防伪功能的稀土材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种稀土材料机器制备方法，特别是涉及一种具有紫外防伪功能的稀土材料及其制备方法。
背景技术
在过去的三十年里，可调谐发光材料在光电应用方面引起了相当大的关注，包括多色编码、加密数据存储、光记录、传感器和多路生物成像。迄今为止，多色发射可以通过调节材料的组成、结构和聚合来调节。多色发射的机理是基于量子尺寸效应、表面效应和分子内电荷转移。虽然目前可用的发光材料可显示发光，但实现可同时通过激发波长和强度显示动态颜色可调的彩色发射材料仍是一项空白。光激发停止后具有延迟发射的余辉发光材料是一类新兴的先进光学材料。最近，相继开发了具有彩色发射的持久性荧光粉，包括有机磷光、含金属的]无机荧光粉、金属-有机骨架荧光粉以及碳点等。其中，有机磷光是基于不同的分子骨架和通过结晶、主-客体掺杂和H聚集的叠加模式产生的。例如，碳点在不同激励下产生多个发射中心，通过加热进一步碳化转化为余辉发射。无机荧光粉的余辉发射是由捕获的载流子通过热刺激从孤立的杂质、缺陷或离子阱中缓慢释放所控制的。具体来说，掺杂稀土和过渡金属的发光材料由于其优越的物理化学性质而被认为是有前途的发光候选材料。同样的，紫外变色面料可以利用小分子或大分子变色性能实现织物面料在紫外光刺激下产生变色行为，从而体现面料提示或者防伪功能。紫外变色面料因其变色直观性，在防伪和指示方面具有显著优势，因而被广泛地应用于现有的服装产业。
采用铅(Pb2+)或锰(Mn2+)与镧系阳离子共掺杂得到的锗酸盐颗粒能够实现双模超长发光，其在智能防伪材料和防伪织物中具有广泛的应用潜力。然而，这些发光材料在不同波段的紫外光激发下其颜色变化单一，使其防伪性能大打折扣。因此，亟需开发具有多重紫外光响应的防伪材料。
发明内容
针对上述现有技术缺陷，本发明的任务在于提供一种具有紫外防伪功能的稀土材料，解决现有紫外发光材料在不同波段激发下颜色变化单一的问题，本发明的另一任务在于提供一种具有紫外防伪功能的稀土材料的制备方法。
本发明技术方案是这样的：一种具有紫外防伪功能的稀土材料，以Na2CaTi2O6为主晶格掺杂镧系稀土元素以及锰元素，并采用高温固相法合成。
优选地，所述镧系稀土元素为Tb、Pr、Er、Tm、Yb和Y中的一种或几种。
优选地，所述镧系稀土元素的以氧化物计的掺杂比例为0.2～0.3mol％。
优选地，所述锰元素的掺杂比例为0.4～0.5mol％。
一种具有紫外防伪功能的稀土材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取等摩尔量的Na2TiO4和CaCO3，按掺杂比例称取镧系稀土元素氧化物以及MnCO3进行机械研磨混合得到氧化物混合粉末；
(2)在活性炭环境下对所述氧化物混合粉末进行煅烧并待煅烧产物冷却至室温后，再次研磨得到具有紫外防伪功能的稀土材料。
优选地，所述镧系稀土元素为Tb、Pr、Er、Tm、Yb和Y中的一种或几种。
优选地，所述镧系稀土元素氧化物的掺杂比例为0.2～0.3mol％。
优选地，所述MnCO3的掺杂比例为0.4～0.5mol％。
优选地，所述煅烧时升温至高于950℃并煅烧6小时以上。
本发明与现有技术相比的优点在于：本发明的具有紫外防伪功能的稀土材料，该材料能够在不同紫外光激发下，发射不同波段的可见光；本发明的制备方法简便、易控、成本低；本发明的具有紫外防伪功能的稀土材料可通过共混或者涂层方法应用于多种防伪应用领域。
附图说明
图1为本发明具有紫外防伪功能的稀土材料在紫外光激发下的发射光谱图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。
实施例涉及的具有紫外防伪功能的稀土材料的制备方法如下：
(1)称取等摩尔量的Na2TiO4和CaCO3，按以下表格掺杂比例称取镧系稀土元素氧化物以及MnCO3；将以上化合物混合均匀并机械研磨为混合粉末。
(2)混合粉末置于管式炉中，在活性炭存在下升温至950℃并煅烧6小时。
(3)保温结束后，将样品冷却至室温，再次研磨。制得的具有紫外防伪功能的稀土材料，以Na2CaTi2O6为主晶格掺杂镧系稀土元素以及锰元素，下表中实施例1得到的稀土材料在300nm紫外光激发下的发射光谱图如图1所示。
对比例的制备方法如下：
(1)称取等摩尔量的Na2TiO4和CaCO3，按以下表格掺杂比例仅称取镧系稀土元素氧化物或仅称取MnCO3；将以上化合物混合均匀并机械研磨为混合粉末。
(2)混合粉末置于管式炉中，在活性炭存在下升温至950℃并煅烧6小时。
(3)保温结束后，将样品冷却至室温，再次研磨。
各个实施例及对比例得到的功能材料的紫外防伪行为及性能比较表如下
Figure BDA0002779857140000031
由上表结果可知，单独掺杂稀土元素时对不同波长的激发紫外光得到的发射光波长没有变化而单独掺杂锰元素则无法得到发射光，而掺杂稀土元素和锰元素共同掺杂时使材料在受254nm和300nm紫外光激发时得到了不同波长的发射光，产生不同的颜色变化，应用领域更广。

Claims (9)

1.一种具有紫外防伪功能的稀土材料，其特征在于，所述稀土材料以Na2CaTi2O6为主晶格掺杂镧系稀土元素以及锰元素，并采用高温固相法合成。
2.根据权利要求1所述的具有紫外防伪功能的稀土材料，其特征在于，所述镧系稀土元素为Tb、Pr、Er、Tm、Yb和Y中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的具有紫外防伪功能的稀土材料，其特征在于，所述镧系稀土元素以氧化物计的掺杂比例为0.2～0.3mol％。
4.根据权利要求1所述的具有紫外防伪功能的稀土材料，其特征在于，所述锰元素的掺杂比例为0.4～0.5mol％。
5.一种具有紫外防伪功能的稀土材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)称取等摩尔量的Na2TiO4和CaCO3，按掺杂比例称取镧系稀土元素氧化物以及MnCO3进行机械研磨混合得到氧化物混合粉末；
(2)在活性炭环境下对所述氧化物混合粉末进行煅烧并待煅烧产物冷却至室温后，再次研磨得到具有紫外防伪功能的稀土材料。
6.根据权利要求5所述的具有紫外防伪功能的稀土材料的制备方法，其特征在于，所述镧系稀土元素为Tb、Pr、Er、Tm、Yb和Y中的一种或几种。
7.根据权利要求5所述的具有紫外防伪功能的稀土材料的制备方法，其特征在于，所述镧系稀土元素氧化物的掺杂比例为0.2～0.3mol％。
8.根据权利要求5所述的具有紫外防伪功能的稀土材料的制备方法，其特征在于，所述MnCO3的掺杂比例为0.4～0.5mol％。
9.根据权利要求5所述的具有紫外防伪功能的稀土材料的制备方法，其特征在于，所述煅烧时升温至高于950℃并煅烧6小时以上。
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