本發明涉及稀土發光材料，尤其涉及一種鉺、鐿共摻雜的鈦酸鉍鈣雙模式激發上轉換熒光防偽材料及其制備方法。

背景技術：

1、近年來，由于稀土(rare?earth,re)上轉換(uc)發光材料在多種應用中的巨大潛力，人們對其研究的興趣顯著激增。這些材料的應用范圍廣泛，包括固態激光器、三維立體顯示器、生物醫學系統和防偽技術等。上轉換發光(ucl)是一種特殊的輻射過程，通過該過程，兩個或更多的低能量(長波長)光子被轉化為一個高能量(短波長)光子。這種能量轉換特性使得熒光材料在多個領域如生物標記、數據存儲技術、激光防偽和三維顯示等方面得到了廣泛關注和應用。

2、在這些熒光材料中，鈦酸鉍鈣因其獨特的光學特性而備受矚目。這種材料不僅能夠將低能量光轉化為高能量光，還具有多種顯著優點，例如窄帶發射、延長的熒光持續時間以及產生多種熒光輸出的能力。正是這些特性使得鈦酸鉍鈣在各種防偽技術中得到了廣泛應用。

3、但目前鈦酸鉍鈣作為上轉換發光材料均為單一模式光致發光，其存在容易被偽造和復制的問題，會大大降低防偽措施的可信度，不能有效滿足當代防偽措施日益復雜的要求。

技術實現思路

1、本發明提供一種鉺、鐿共摻雜的鈦酸鉍鈣雙模式激發上轉換熒光防偽材料及其制備方法，以解決上述問題。

2、為了實現上述目的，本發明的技術方案是：

3、本發明一方面提供一種鉺、鐿共摻雜的鈦酸鉍鈣雙模式激發上轉換熒光防偽材料，其化學式為：cabi4(0.97-y)ti4o15：xer3+，yyb3+

4、其中，0.005≤x≤0.1，0.1≤y≤0.4。

5、進一步地，當y的值為0.2且x的值為0.03時，所述鉺、鐿共摻雜的鈦酸鉍鈣雙模式激發上轉換熒光防偽材料的化學式為：cabi3.08ti4o15：0.03er3+，0.2yb3+。

6、本發明另一方面提供制備所述的鉺、鐿共摻雜的鈦酸鉍鈣雙模式激發上轉換熒光防偽材料的方法，包括如下步驟，

7、s1：按照化學計量比nca：nbi：nti：ner：nyb＝1：4(0.97-y)：4：x：y稱量caco3、bi2o3、tio2、er2o3和yb2o3，并將稱量好的材料混合研磨成粉末狀，其中0.005≤x≤0.1，0.1≤y≤0.4；

8、s2：將步驟s1研磨得到的粉末狀材料在還原氣氛下進行燒結，燒結溫度為500-850℃，燒結時間為5-10h，隨后冷卻至室溫，將冷卻后的材料進行研磨，得到鉺和鐿共摻雜的粉體鈦酸鉍鈣上轉換熒光防偽材料cabi4ti4o15：yb3+，er3+。

9、進一步地，s1中，所述的研磨方式為將材料置于瑪瑙研缽中研磨，研磨時間為30-60min。

10、進一步地，s2中，所述燒結的具體方式為：將研磨得到的粉末狀材料在碳粉還原氣氛或氮氫混合氣還原氣氛下燒結，燒在500℃下燒制5小時，然后在850℃下燒制10小時。

11、進一步地，制備的所述鉺、鐿共摻雜的鈦酸鉍鈣上轉換熒光防偽材料，在監測波長為980nm時，其發射峰為663nm附近，發出紅光；在1550nm的激發下，發射峰位于548nm附近，發出綠光。

12、進一步地，所述caco3、bi2o3、tio2、er2o3和yb2o3的純度均不小于99.99％。

13、本發明的有益效果是：

14、本發明以cabi4ti4o15鈦酸鹽作為基質雙摻雜yb3+、er3+，制備了鉺、鐿共摻雜的鈦酸鉍鈣雙模式激發上轉換熒光防偽材料cabi4ti4o15：er3+/yb3+，該熒光材料在980nm和1550nm激發時，分別表現出主要的綠色和紅色的光致發光(pl)顏色，表現出多模態轉換，提高了上轉換發光性能和熒光發光防偽性能；而且與傳統的單模材料相比，由于多模態材料能夠在不同波長的光激發下產生不同的發光顏色，大大增加了防偽識別的復雜性和多樣性，避免了傳統的單模材料只有一種發光模式，容易被模仿或復制的問題，因此，本發明所述的多模態材料提高了防偽的隱蔽性和安全性。

技術特征：

1.一種鉺、鐿共摻雜的鈦酸鉍鈣雙模式激發上轉換熒光防偽材料，其特征在于，其化學式為：cabi4(0.97-y)ti4o15：xer3+，yyb3+

2.根據權利要求1所述的鉺、鐿共摻雜的鈦酸鉍鈣雙模式激發上轉換熒光防偽材料，其特征在于，當y的值為0.2且x的值為0.03時，所述鉺、鐿共摻雜的鈦酸鉍鈣雙模式激發上轉換熒光防偽材料的化學式為：cabi3.08ti4o15：0.03er3+，0.2yb3+。

3.一種制備如權利要求1中所述的鉺、鐿共摻雜的鈦酸鉍鈣雙模式激發上轉換熒光防偽材料的方法，其特征在于，包括如下步驟，

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，s1中，所述的研磨方式為將材料置于瑪瑙研缽中研磨，研磨時間為30-60min。

5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，s2中，所述燒結的具體方式為：將研磨得到的粉末狀材料在碳粉還原氣氛或氮氫混合氣還原氣氛下燒結，燒在500℃下燒制5小時，然后在850℃下燒制10小時。

6.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，制備的所述鉺、鐿共摻雜的鈦酸鉍鈣上轉換熒光防偽材料，在監測波長為980nm時，其發射峰為663nm附近，發出紅光；在1550nm的激發下，發射峰位于548nm附近，發出綠光。

7.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述caco3、bi2o3、tio2、er2o3和yb2o3的純度均不小于99.99％。

技術總結
本發明公開了一種鉺、鐿共摻雜的鈦酸鉍鈣雙模式激發上轉換熒光防偽材料及其制備方法，雙模式激發上轉換熒光防偽材料包括所述鉺、鐿共摻雜的鈦酸鉍鈣光存儲發光材料的化學式為：CaBi<subgt;4(0.97?x)</subgt;Ti<subgt;4</subgt;O<subgt;15</subgt;：xEr<supgt;3+</supgt;，yYb<supgt;3+</supgt;其中，0.005≤x≤0.1，0.1≤y≤0.4。其制備方法為：S1：按照化學計量比稱量Bi<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;、Er<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;、Yb<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;、CaCO<subgt;3</subgt;、TiO<subgt;2</subgt;，并將稱量好的材料混合研磨成粉末狀；S2：將步驟S1研磨得到的粉末狀材料在還原氣氛下進行燒結，燒結溫度為500?850℃，燒結時間為5?10h，隨后冷卻至室溫，將冷卻后的材料進行研磨，得到鉺和鐿共摻雜的鈦酸鉍鈣熒光粉粉體CaBi<subgt;4</subgt;Ti<subgt;4</subgt;O<subgt;15</subgt;：Yb<supgt;3+</supgt;、Er<supgt;3+</supgt;。本發明公開的一種鈦酸鉍鈣雙模式激發上轉換熒光防偽材料，以CaBi<subgt;4</subgt;Ti<subgt;4</subgt;O<subgt;15</subgt;鈦酸鹽作為基質雙摻雜Yb<supgt;3+</supgt;、Er<supgt;3+</supgt;，提高了上轉換發光性能及熒光發光防偽性能。

技術研發人員：宋文斌
受保護的技術使用者：大連東軟信息學院
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24