一种稀土掺杂双色荧光材料及其制备方法和应用

本发明属于发光材料，具体涉及一种稀土掺杂双色荧光材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、荧光材料是由金属(锌、铬)硫化物或稀土氧化物与微量活性剂配合经煅烧而成。无色或浅白色，是在紫外光(200～400nm)照射下，依颜料中金属和活化剂种类、含量的不同，而呈现出各种颜色的可见光(400～800nm)。荧光材料可以分为有机和无机两大类。稀土荧光材料由于具有stokes位移大、发射峰窄、荧光寿命长以及发射强度高等性质，吸引了许多人的兴趣，并成功地应用于许多领域。

2、稀土金属–有机框架是一种由稀土金属离子或稀土金属簇与有机桥联配体通过配位作用组装形成的新型无机–有机多孔材料。mof类荧光粉材料因其分子设计的多功能性以及不依赖有毒金属离子活化剂给安全应用带来了新的应用机会。传统的mof类荧光材料一般情况是在某一种特定的波长范围的激发下，发出某种特定颜色的光，而双波长荧光材料，是在两种特定的波长激发下，可以发射出两种不同颜色的光，是对于传统荧光材料的升级。双波长荧光材料在显示、防伪、信息加密、生物标记等领域有更好的应用。因此，开发这种新型双波长荧光材料已经成为研究人员的目标。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的是提供一种稀土掺杂双色荧光材料及其制备方法和应用。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种稀土掺杂双色荧光材料，其化学通式为：k3resi6o15:xm，其中0.002≤x≤0.05；所述re为稀土镨离子pr3+、铈离子ce3+、铽离子tb3+中的任意一种；所述m为钐离子sm3+、铕离子eu3+、钆离子gd3+、铽离子tb3+、铒离子er3+中的任意一种，且所述re与所述m为不同稀土离子。

4、优选的，re为铽离子tb3+，所述m为铕离子eu3+；其化学式为：

5、k3tbsi6o15:0.01eu3+。

6、本发明还公开了上述稀土掺杂双色荧光材料的制备方法，包括以下步骤：

7、(1)合成基质骨架材料

8、将三价稀土盐与硅源、模板剂及反应溶剂按比例混合后装入密闭的反应釜中，在100～1000℃下加热24～480小时，过滤沉淀产物并用蒸馏水洗净，烘干，得到晶体产物，该产物具有k3resi6o15的化学式；

9、(2)合成稀土掺杂双色荧光材料

10、将步骤(1)得到的晶体产物与掺杂稀土盐水溶液按比例混合，在-10～150℃恒温搅拌0.5～72小时，静置沉降，用蒸馏水洗涤固体产物，并将产物烘干，得到稀土掺杂双色荧光材料。

11、优选的，步骤(1)所述三价稀土盐选自研磨或未研磨的镨离子、铈离子、铽离子的氯化盐、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐、磷酸盐，以及其水合物中的任意一种；

12、步骤(2)所述的掺杂稀土盐选自钐离子、铕离子、钆离子、铒离子的氯化盐、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐、磷酸盐，及其水合物中的任意一种。

13、优选的，步骤(1)所述的硅源为水玻璃、白炭黑、硅溶胶、正硅酸甲酯、正硅酸乙酯中的一种或多种。

14、优选的，步骤(1)所述的模板剂为naoh或koh的水溶液，浓度为0.1-10mol/l。

15、优选的，步骤(1)所述的稀土盐、硅源、模板剂的物质的量之比为1：10～300：10～200；步骤(2)所述的晶体产物与掺杂稀土盐的物质的量之比为1:1～2。

16、优选的，步骤(1)所述的反应溶剂选自去离子水、乙醇、丙醇、正丁醇、异丁醇、正戊醇、聚乙二醇及咪唑类离子液体中的一种或多种。

17、优选的，步骤(2)所述的稀土盐水溶液的浓度为0.001～20mol/l。

18、本发明还公开了上述荧光材料在显示、防伪、信息加密、生物标记材料中的应用。

19、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

20、本发明提供的稀土元素掺杂的硅酸盐无机荧光材料具有在不同紫外光激发下在多种荧光发光色域(如红光区和黄绿光区等)发光的能力，并可通过改变稀土元素的掺杂种类和比例来调节荧光发光性质以满足实际需求。

技术特征：

1.一种稀土掺杂双色荧光材料，其特征在于，其化学通式为：

2.根据权利要求1所述的一种稀土掺杂双色荧光材料，其特征在于，re为铽离子tb3+，所述m为铕离子eu3+；其化学式为：k3tbsi6o15:0.01eu3+。

3.根据权利要求1或2所述的一种稀土掺杂双色荧光材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种稀土掺杂双色荧光材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述三价稀土盐选自研磨或未研磨的镨离子、铈离子、铽离子的氯化盐、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐、磷酸盐，以及其水合物中的任意一种；

5.根据权利要求3所述的一种稀土掺杂双色荧光材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的硅源为水玻璃、白炭黑、硅溶胶、正硅酸甲酯、正硅酸乙酯中的一种或多种。

6.根据权利要求3所述的一种稀土掺杂双色荧光材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的模板剂为naoh或koh的水溶液，浓度为0.1-10mol/l。

7.根据权利要求3所述的一种稀土掺杂双色荧光材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的稀土盐、硅源、模板剂的物质的量之比为1：10～300：10～200；步骤(2)所述的晶体产物与掺杂稀土盐的物质的量之比为1:1～2。

8.根据权利要求3所述的一种稀土掺杂双色荧光材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的反应溶剂选自去离子水、乙醇、丙醇、正丁醇、异丁醇、正戊醇、聚乙二醇及咪唑类离子液体中的一种或多种。

9.根据权利要求3所述的一种稀土掺杂双色荧光材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的稀土盐水溶液的浓度为0.001～20mol/l。

10.根据权利1或2所述的荧光材料或权利要求3-9任一项所述的制备方法制备的荧光材料在显示、防伪、信息加密、生物标记材料中的应用。

技术总结本发明公开了一种稀土掺杂双色荧光材料及其制备方法和应用，其化学通式为：K<subgt;3</subgt;RESi<subgt;6</subgt;O<subgt;15</subgt;:xM，其中0.002≤x≤0.05；所述RE为稀土镨离子Pr<supgt;3+</supgt;、铈离子Ce<supgt;3+</supgt;、铽离子Tb<supgt;3+</supgt;中的任意一种；所述M为钐离子Sm<supgt;3+</supgt;、铕离子Eu<supgt;3+</supgt;、钆离子Gd<supgt;3+</supgt;、铽离子Tb<supgt;3+</supgt;、铒离子Er<supgt;3+</supgt;中的任意一种，且所述RE与所述M为不同稀土离子。本发明提供的稀土元素掺杂的硅酸盐无机荧光材料具有在不同紫外光激发下在多种荧光发光色域(如红光区和黄绿光区等)发光的能力，并可通过改变稀土元素的掺杂种类和比例来调节荧光发光性质以满足实际需求。技术研发人员：苏钽,曾亮,郭文航,张新苑,董韬文受保护的技术使用者：吉林大学技术研发日：技术公布日：2024/9/17