一种余辉可调的Cu2+掺杂绿色荧光材料及其制备、余辉调节和加密方法

本发明涉及固体发光材料领域，尤其涉及一种余辉可调的cu2+掺杂绿色荧光材料及其制备、余辉调节和加密方法。

背景技术：

1、随着信息时代的快速发展，人们越来越关注信息安全所带来的陷阱，以更安全的方式存储和加密信息是一个日益迫切的需求。因此，具有光学信息存储和防伪性能的材料受到了广泛的关注。光信息存储具有能耗低、寿命长、容量大等优点，在现代信息存储网络中发挥着不可或缺的作用。由于二维空间分辨率的限制，光盘、数字视频光盘和蓝光光盘正面临着越来越多的挑战。此外，由于缺乏合适的光存储介质，实际应用仍然很困难。因此，开发新型先进的光学材料必须满足现代信息存储的需要。

2、持久的发光荧光粉可以提前储存光能，然后释放出持久的余辉发射。长余辉发光材料具有独特的附加刺激下的能量存储和控制光子释放特性，从而在下一代信息存储系统中实现高容量存储。然而，缺乏合适的可调谐长余辉发光材料是这类存储技术的瓶颈。目前绝大多数用于光学信息存储和加密的长余辉荧光粉大多数以发射波段的单一余辉效果或多色效果形成对信息存储“写入”和“读出”的诠释。例如:baga2o4:bi3+、li2casio4:pr3+等。因此现有技术有待于改进。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足，本发明的第一目的是针对光学信息存储和加密现存在的局限性，提出一种通过改变制备条件实现余辉可调的cu2+掺杂绿色荧光材料，有望应用于光学信息存储和加密领域，旨在解决上述背景技术中提出的问题。

2、本发明第一方面目的在于提供一种余辉可调的cu2+掺杂绿色荧光材料，其化学通式为ligao2:xcu2+；其中，0.001≤x≤0.03；

3、所述cu2+掺杂绿色荧光材料的晶体结构以ligao2为基体，cu2+取代基体中ga的格位形成掺杂，得到ligao2:cu2+绿色长余辉荧光材料；

4、所述余辉可调是指：通过调节所述cu2+掺杂绿色荧光材料中晶格缺陷浓度调节余辉时间；

5、所述cu2+掺杂绿色荧光材料在355纳米紫外光激发下，其最强发射峰位于540纳米，半峰宽120纳米，余辉时长在1分钟～30分钟。

6、本发明还提供一种余辉可调的cu2+掺杂绿色荧光材料的制备方法，包括以下步骤：

7、步骤(1)、将含有锂离子的化合物、含有镓离子的化合物、含有铜离子的化合物作为原材料，按照化学通式ligao2:xcu2+中锂、镓、铜的摩尔比例，进行原材料称取；其中0.001≤x≤0.03；

8、步骤(2)、将步骤(1)中称取得到的原材料进行混合并充分研磨，研磨均匀后进行预烧，得到混合物；

9、步骤(3)、将步骤(2)中经预烧后得到的所述混合物自然冷却至室温，充分研磨后，进行烧结，烧结过程结束后待自然冷却至室温，得到化学通式为ligao2:xcu2+的长余辉镓酸盐荧光粉。

10、优选的，步骤(1)中，所述含有锂离子的化合物为li2co3、lif2、lioh中的任意一种或多种组合；所述含有镓离子的化合物为ga2o3、gacl3中的任意一种或两种组合；所述含有铜离子的化合物为cuo中。

11、优选的，步骤(2)中的所述预烧，为在空气气氛下预烧。

12、优选的，步骤(3)中的所述烧结，为在空气气氛下烧结。

13、优选的，步骤(3)中，所述烧结的温度为900-1300℃，烧结的时间为4-24小时。

14、优选的，步骤(2)中，预烧的温度为300-500℃，预烧的时间为4-8小时。

15、本发明还提供一种cu2+掺杂绿色荧光材料的余辉调节方法，通过改变步骤(3)中所述烧结的时间来调节产物的余辉时间。

16、优选的，按以下方式调节煅烧时间：煅烧时间为4小时时，产物的所述余辉时间在0.5～1.5分钟；煅烧时间为12小时时，产物的所述余辉时间为9～11分钟；煅烧时间为24小时时，产物的所述余辉时间为25～35分钟。

17、本发明还提供应用所述的余辉调节方法进行信息存储和加密的方法，按预设的煅烧时间制备得到若干余辉时间不同的cu2+掺杂绿色荧光材料；获取待加密信息，使用所述若干cu2+掺杂绿色荧光材料对待加密信息进行编码，完成信息存储和加密；使用355～365纳米波长范围的紫外光对若干cu2+掺杂绿色荧光材料进行激发，并记录各cu2+掺杂绿色荧光材料的余辉时间，并基于所述余辉时间进行解码，得到待加密信息。

18、采用波长为355纳米的紫外光激发该荧光材料，荧光粉被激发出峰位位于540纳米的宽发射峰和约30分钟的长余辉性能，根据改变烧结时间影响该材料内部的缺陷结构从而达到控制长余辉性能在1分钟-30分钟时间区间内的调控，通过调整前后余辉时间的长短有所不同，该材料的能够实现一种新式的光学信息存储和加密。

19、有益效果：本发明提出了一种通过改变制备条件实现余辉可调的cu2+掺杂绿色荧光材料，此材料是一种具有宽发射带(～120纳米)和长余辉性能(～30分钟)的新型光学材料。此外，随着制备条件的改变，荧光发射强度改变，缺陷浓度增加(9.26倍)，余辉时间延长(～30分钟)，从而实现了余辉可调谐的过程。本发明中的余辉调制缺陷工程策略可能进一步激发制备高性能的光学信息存储和加密高性能长余辉材料的创新思想。

技术特征：

1.一种余辉可调的cu2+掺杂绿色荧光材料，其特征在于，其化学通式为ligao2:xcu2+；其中，0.001≤x≤0.03；

2.如权利要求1所述一种余辉可调的cu2+掺杂绿色荧光材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的所述预烧，为在空气气氛下预烧。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中的所述烧结，为在空气气氛下烧结。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述烧结的温度为900-1300℃，烧结的时间为4-24小时。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，预烧的温度为300-500℃，预烧的时间为4-8小时。

8.一种cu2+掺杂绿色荧光材料的余辉调节方法，所述一种cu2+掺杂绿色荧光材料是根据权利要求2所述的制备方法得到的；

9.如权利要求8所述的一种cu2+掺杂绿色荧光材料的余辉调节方法，其特征在于，按以下方式调节煅烧时间：

10.应用如权利要求9所述的余辉调节方法进行信息存储和加密的方法，其特征在于，按预设的煅烧时间制备得到若干余辉时间不同的cu2+掺杂绿色荧光材料；

技术总结
本发明公开一种通过改变制备条件实现余辉可调的Cu<supgt;2+</supgt;掺杂绿色荧光材料，此材料是一种具有宽发射带(～120纳米)和长余辉性能(～30分钟)的新型光学材料。此外，随着制备条件的改变，荧光发射强度改变，缺陷浓度增加(9.26倍)，余辉时间延长(～30分钟)，从而实现了余辉可调谐的过程。本发明中的余辉调制缺陷工程策略可能进一步激发制备高性能的光学信息存储和加密高性能长余辉材料的创新思想。

技术研发人员：钟家松,梁良,叶裕龙,陈芳,丁杨,毛启楠,赵晓宇
受保护的技术使用者：杭州电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29