[发明专利]一种上转换发光二氧化硅气凝胶及其制备方法

说明书

本发明属于上转换发光防伪材料技术领域，尤其涉及一种上转换发光二氧化硅气凝胶及其制备方法。本发明提供了一种上转换发光二氧化硅气凝胶，上转换发光二氧化硅气凝胶由稀土掺杂上转换发光材料与二氧化硅气凝胶复合而成；稀土掺杂上转换发光材料为NaYF4:Yb/Er微米管和/或NaYF4:Yb/Er微米棒。本发明采用纳米多孔材料二氧化硅气凝胶作为显示基质材料，二氧化硅气凝胶呈透明状，NaYF₄:Yb/Er的存在形式为微米管和/或微米棒，NaYF₄:Yb/Er与二氧化硅气凝胶复合均匀，在980nm激光照射下具有良好的上转换发光性能，发射出肉眼可见的绿光，且具有光波导效应，可用于近红外激光激发的上转换发光防伪领域。

技术领域

本发明属于上转换发光防伪材料技术领域，尤其涉及一种上转换发光二氧化硅气凝胶及其制备方法。

背景技术

随着科学技术的迅速发展，假冒产品层出不穷，难以识别，给人们的生活造成较大的经济损失，防伪工作显得尤为重要。稀土离子掺杂上转换发光材料是一类前景好、应用广泛的新型荧光材料，能够将低能量、不可见的近红外光激发光转化成高能量、可见的短波发射。一维上转换微米棒和微米管在空气介质中，其上转换发光可沿微米棒/管轴向传播，具有光波导效应。NaYF₄基质体系上转换发光材料生物毒性低且化学稳定性较高，在显示、防伪等领域具有潜在的应用。

目前，NaYF₄基质体系上转换发光材料大都与聚二甲基硅氧烷（PDMS）复合而作为显示及防伪材料。但是，在显示及防伪材料中NaYF₄的存在形式为纳米颗粒，NaYF₄微米管和/或微米棒因其尺寸较大而难以与PDMS均匀复合，NaYF₄微米管和/或微米棒会在PDMS中沉积或局部堆积，使得局部变得不透明。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种上转换发光二氧化硅气凝胶及其制备方法，该上转换发光二氧化硅气凝胶中，NaYF₄:Yb/Er的存在形式为微米管和/或微米棒，NaYF₄:Yb/Er与二氧化硅气凝胶均匀复合，具有光波导效应。

本发明的具体技术方案如下：

一种上转换发光二氧化硅气凝胶，所述上转换发光二氧化硅气凝胶由稀土掺杂上转换发光材料与二氧化硅气凝胶复合而成；

所述稀土掺杂上转换发光材料为NaYF₄:Yb/Er微米管和/或NaYF₄:Yb/Er微米棒。

二氧化硅气凝胶是由超细颗粒组成的固体材料，其内部由95%以上的空气和不足5%的二氧化硅骨架组成，具有高比表面积、高孔隙率、低密度、低热导率等优异性能。

本发明中，采用纳米多孔材料二氧化硅气凝胶作为显示基质材料，二氧化硅气凝胶呈透明状，将二氧化硅气凝胶与稀土掺杂上转换发光材料NaYF₄:Yb/Er复合，NaYF₄:Yb/Er的存在形式为微米管和/或微米棒，NaYF₄:Yb/Er微米管和/或微米棒与二氧化硅气凝胶复合均匀，上转换发光二氧化硅气凝胶整体透明，未见明显不透明堆积或沉积，具有均匀的透光性及显示性能，在980 nm激光照射下具有良好的上转换发光性能，发射出肉眼可见的绿光，且具有光波导效应，可用于近红外激光激发的上转换发光防伪领域。并且，NaYF₄:Yb/Er微米管和/或NaYF₄:Yb/Er微米棒对二氧化硅气凝胶就有增韧作用，克服了二氧化硅气凝胶干燥后易出现裂痕，力学性能较差，难以完整成形和加工的问题。

本发明中，NaYF₄:Yb/Er微米管为空心结构，NaYF₄:Yb/Er微米棒为实心结构。