【摘 要】
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近年来,随着人们对假冒伪劣产品和信息泄露案件的重视,产品防伪与信息保护已经成为众多行业密切关注的热点科学问题。在包括印刷图案、水印、条码、激光全息图和射频识别标签等在内的不同防伪技术中,荧光印刷图案由于其可调谐的光学性能已成为防伪的理想候选者。长余辉发光材料完全消除了背景荧光而拥有高的信噪比,因此在防伪应用和信息加密方面特别受到青睐。本论文以提高荧光强度、调节荧光颜色和增加防伪模式为目的,采用水热
【基金项目】
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">国家自然科学基金（项目编号:11604253）,《基于波导效应的一维 NaYF4晶体中的能量迁移及荧光输运》; 4核-壳结构中上转换荧光异向输出与图案切换》',
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近年来,随着人们对假冒伪劣产品和信息泄露案件的重视,产品防伪与信息保护已经成为众多行业密切关注的热点科学问题。在包括印刷图案、水印、条码、激光全息图和射频识别标签等在内的不同防伪技术中,荧光印刷图案由于其可调谐的光学性能已成为防伪的理想候选者。长余辉发光材料完全消除了背景荧光而拥有高的信噪比,因此在防伪应用和信息加密方面特别受到青睐。本论文以提高荧光强度、调节荧光颜色和增加防伪模式为目的,采用水热法结合高温退火成功诱导了O2和NaYF4:Yb3+/Er3+之间的原位离子交换反应,合成了纯红色单波段发射的多孔NaYF4:Yb3+/Er3+@YOF:Yb3+/Er3+（NaYF4@YOF）复合结构。其次,设计并合成了具有五种发光模式（光致发光PL,余辉发光Pers L,光激励发光PSL,光激励余辉发光PSPL和上转换发光UCL）的Zn3Ga2Ge O8:Cr3+,Yb3+,Er3+（ZG GO:Cr,Yb,Er）红色长余辉纳米荧光粉和具有四种发光模式（PL、Pers L、PSL、PSPL）的Zn1.6Li0.4Ge O4:0.25%Mn2+（ZLGO:Mn）绿色长余辉纳米荧光粉。最后结合荧光粉的荧光性能实现了多模、多色、动态光学防伪,显著提高了荧光印花图案的信息通量和防伪力度。具体研究内容如下:第一部分:简要介绍了微/纳荧光材料的研究背景、组成和发光机理。归纳了微/纳荧光材料的合成方法和各种应用。最后提出了本论文的研究意义和研究内容。第二部分:基于水热法制备了一系列NaYF4:Yb3+/Er3+微晶。采用高温退火成功诱导了O2和NaYF4:Yb3+/Er3+之间的原位离子交换反应,从而产生了具有特殊单波段红色发射的多孔NaYF4:Yb3+/Er3+@YOF:Yb3+/Er3+复合结构。揭示了NaYF4:Yb3+/Er3+微晶基于原位离子交换反应形成NaYF4:Yb3+/Er3+@YOF:Yb3+/Er3+复合结构的机理。研究了上转换发光随退火温度的变化规律,揭示了上转换发光增强的响应机理。将这种荧光粉制成安全油墨,其具有色纯度高、稳定性强的优异发光性能,从而证明了这些稀土掺杂的微晶在防伪和多色显示应用中具有巨大的潜力。第三部分:基于Cr3+、Er3+、Mn2+的能级结构图和红绿双基色理论,采用水热法结合高温退火合成了多模式Zn3Ga2Ge O8:1%Cr3+,5%Yb3+,0.5%Er3+（ZGGO:Cr,Yb,Er）红色余辉荧光粉和Zn1.6Li0.4Ge O4:0.25%Mn2+（ZLGO:Mn）绿色余辉荧光粉,并将这两种荧光粉按照3:1的比例混合调配出了余辉颜色随时间动态变化（橘红色→黄绿色→绿色）的荧光粉。其中,ZGGO:Cr,Yb,Er荧光粉具有PL、Pers L、PSL、PSPL和UCL五种发光模式;而ZLGO:Mn荧光粉具有PL、Pers L、PSL和PSPL四种发光模式,具有可感知的长绿色余辉。这两种荧光粉还表现出与退火温度、激发波长和激发功率有关的余辉特性和/或发射颜色。采用这两种荧光粉及其混合物制成的发光油墨,实现了PL、Pers L、PSL、PSPL和UCL五种发光模式的动态防伪。除了这五种发射模式外,不同激发条件下的发光强度和颜色的动态演化以及发光颜色的变化进一步显著提高了发光图案的防伪能力。第四部分:总结了本论文的研究内容及创新点,并对多模式长余辉荧光粉在防伪领域的应用进行了展望。
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