一种具有紫外线B持久发光的发光材料及其制备方法与应用

本发明属于发光材料和食品保鲜，具体涉及一种具有紫外线b持久发光的发光材料及其制备方法与应用。

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、由食品腐败微生物引起的食源性疾病是食品行业面临的一个关键问题，亟需引起重视。根据农业科技委员会的报告，食源性疾病是对公众健康的威胁，因为每年有650万到3300万例与食品有关的疾病报告，给医疗资源带来沉重负担。食源性疾病通常是由于食用了鸡肉、鸡蛋、肉类、奶制品和蔬菜等受污染的食物而引起的。为了降低食源性疾病的发病率，必须抑制食品中腐败微生物的生长。因此，开发控制食品腐败微生物和预防食源性疾病的新技术的需求尚未得到满足。

3、传统方法中，食品腐败微生物的生长是通过低温储存、热处理和使用化学防腐剂来控制的。然而，持续的冷却条件不仅增加了成本和能源消耗，而且长久储存食品感官上受到影响甚至变味，可能不是保持储存食品新鲜度的可持续方法。此外，具有适当能量光子(波长为200-320nm)的紫外线也被用来杀死腐败微生物。食品工业最近对利用紫外线辐照对液态食品和固态食品表面进行杀菌表示出浓厚的兴趣。紫外线辐照是一种新开发的非热处理技术，与其他热处理和非热处理巴氏杀菌工艺相比，具有营养和感官品质损失最小、无已知有害影响或处理残留物、能耗低、可有效灭活多种腐败微生物和致病微生物等优点。目前市场上广泛接受的是持续连接电源的发光二极管(led)，但造成能源消耗大，成本高。

4、具有持续发光(persl)的功能性发光材料在生物成像、防伪、消毒、光催化、光动力疗法和交流等多个领域引起了科学界的关注。人们采用了许多方法来改善它们的光学特性，以延长发射波长窗口和persl持续时间。紫外线余辉荧光技术在保存食品以满足消费者对新鲜食品的需求方面的研究仍然很少，基于紫外线b持久发光的保鲜技术的商业化是亟需的。专利cn116120934a公开了一种促植物生长的蓝-红光长余辉发光材料，以锗钇酸盐为基体，以三价稀土离子pr 3+作为激活剂，化学式为m3y2ge3o12:xpr3+。论文《离子掺杂sral12o19发光材料的制备、特性及应用研究》研究了cr3+、ti3+、ce3+以及mn2+分别掺杂sral12o19发光材料的特性的影响。但目前行业内尚未制备出具有紫外线b持久发光的发光材料。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供一种具有紫外线b持久发光的发光材料及其制备方法与应用。

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，提供了一种具有紫外线b持久发光的发光材料，其特征在于，所述发光材料的化学式为mr12o19：x％ce3+,y％a，0.001≤x≤0.10，0.1≤y≤10，其中，m为ca或sr，a为hf4+、si4+或sc3+，r为al或ga。

4、在一种或多种实施方式中，所述x为0.5；

5、在一种或多种实施方式中，所述y为5。

6、在一种或多种实施方式中，所述发光材料的尺寸为50-200nm，或，为100nm。

7、本发明的第二个方面，提供了一种具有紫外线b持久发光的发光材料的制备方法，包括：

8、将含有m的化合物、含有r的化合物、含有ce的化合物和含有a的化合物，混合匀化，在还原性气氛保护下煅烧，即得。

9、在一种或多种实施方式中，所述含有m的化合物为m的碳酸盐或m的氧化物；

10、在一种或多种实施方式中，所述含有r化合物为氧化铝或氧化镓；

11、在一些实施方式中，所述含有ce化合物为氧化铈；

12、在一种或多种实施方式中，所述含有a的化合物为a的氧化物。

13、在一种或多种实施方式中，所述煅烧的条件为1350℃～1650℃下煅烧4h～8h；

14、在一种或多种实施方式中，1500℃下煅烧6h。

15、在一种或多种实施方式中，所述还原性气氛由z％h2和n％n2组成，其中，5≤z≤30，70≤n≤95，或，z为20，n为80。

16、在一种或多种实施方式中，还包括：对发光材料进行球磨，使其成为纳米材料。

17、本发明的第三个方面，提供了一种具有紫外线b持久发光的发光材料保鲜薄膜，采用如下方法制备：

18、将上述紫外线b持久发光的纳米材料或上述的方法制备的紫外线b持久发光的纳米材料与溶液混合，加热固化，得到具有紫外线b持久发光的发光材料保鲜薄膜；

19、其中，溶液为聚二甲基硅氧烷和固化剂混合溶液，或，聚甲基丙烯酸甲酯溶液和甲苯混合溶液。

20、更具体的，包括：

21、(1)将含有m的化合物、含有r的化合物、含有ce的化合物和含有a的化合物，采用研磨细化设备进行混合匀化，利用高温煅烧工艺，并且在高温管式炉中填充有还原性气体，合成以铝酸盐为基体，通过三价稀土离子和/或三价金属离子作为激活剂的紫外线b持久发光的发光材料mr12o19：x％ce3+,y％a；

22、(2)利用高能球磨制备工艺将紫外线b持久发光的发光材料研磨成纳米材料；

23、(3)配置聚二甲基硅氧烷和固化剂混合溶液，或聚甲基丙烯酸甲酯溶液和甲苯混合溶液，将紫外线b持久发光的纳米材料与溶液混合，加热固化，得到具有紫外线b持久发光的发光材料保鲜薄膜。

24、在一种或多种实施方式中，所述步骤(2)中高能球磨制备工艺球粉质量比为3:1～8:1，优选为6:1；

25、在一种或多种实施方式中，所述步骤(2)中高能球磨制备工艺研磨频率为1300-2000r/min，优选为1700r/min；

26、在一种或多种实施方式中，所述步骤(2)中高能球磨制备工艺高能球磨时间5h～15h，优选为10h；

27、在一种或多种实施方式中，所述步骤(3)中聚二甲基硅氧烷和固化剂混合溶液比例为15:1～5:1，优选为10:1；

28、在一种或多种实施方式中，所述步骤(3)中聚甲基丙烯酸甲酯溶液和甲苯混合溶液比为0.1g～1g/100ml，优选为0.5g；

29、在一种或多种实施方式中，所述步骤(3)中纳米材料与溶液混合质量比0.5g:2.5g～2.5g:2.5g，优选为1.5g:2.5g；

30、在一种或多种实施方式中，所述步骤(3)中加热固化温度为90℃～130℃，优选为100℃；时间为5min～30min，优选为18min。

31、本发明的第四个方面，提供了上述的具有紫外线b持久发光的发光材料保鲜薄膜在制备食品保鲜盒或灭菌保鲜盒中的应用。本发明制备的保鲜盒可应用于灭活细菌和食品保鲜。

32、在一种或多种实施方式中，所述细菌为金黄色葡萄球菌、大肠杆菌。

33、在一种或多种实施方式中，所述食品为鲜肉。

34、本发明的第五个方面，提供一种具有紫外线b持久发光的发光材料保鲜盒保鲜食品的方法，所述方法包括：

35、(1)将具有紫外线b持久发光的发光材料保鲜盒在紫外灯下照射一段时间后不再照射，然后将食品放入保鲜盒中即可；(2)或将保鲜盒在太阳光下照射一段时间，然后用手机灯光照射一段时间，然后将食品放入保鲜盒中即可。

36、在一种或多种实施方式中，所述方法(1)中在紫外灯下照射一段时间，紫外灯波长240nm～260nm，优选为254nm；

37、在一种或多种实施方式中，所述方法(1)中在紫外灯下照射一段时间，时间为2min～15min，优选为10min；

38、在一种或多种实施方式中，所述方法(2)中在太阳光下照射一段时间，然后用手机灯光照射一段时间，太阳光下照射时间为10min～60min，优选为40min，手机灯光照射时间为5s～20s，优选为10s。

39、本发明的有益效果

40、(1)本发明充分结合并发挥了以铝酸盐为基质共掺了三价稀土离子、三价金属离子的发光材料和塑料薄膜二者的优势：延长持续发光的持续时间的关键在于利用合适的共掺杂剂调节基体中的缺陷来调整陷阱状态，在铝酸盐中基质共掺了三价稀土离子和三价金属离子由于形成了合适的阱，可以大大延长持续发光的时间；借助聚二甲基硅氧烷或聚甲基丙烯酸甲酯薄膜优秀的柔性和光高透过性，能够允许太阳光和手机光等外部光源充能，而且易于发光材料发出的紫外光线b照射到食品表面。这样的柔性保鲜膜易于弯折组装为漂亮且实用的形状，发出的紫外光线b即可笼罩在食品周围，最大程度的防止食品腐烂。

41、(2)本发明提供的具有紫外线b持久发光的发光材料保鲜膜或保鲜盒，解决了小型或者大型冷冻箱保鲜食品耗能且食品不能有效保鲜的问题，解决了市场上使用紫外led等耗能大且管理员长时间受紫外灯照射身体不健康的问题，综合了长久持续发光的紫外发光材料、塑料薄膜、太阳光和手机灯光等外部短暂充能的光源，提高了食品的质量和保鲜的便捷性，降低了成本，推动绿色可持续发展。

42、(3)本发明提供的具有紫外线b持久发光的发光材料保鲜膜或保鲜盒容易操作。