[发明专利]水溶性稀土荧光材料悬臂式标记笔的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于生物荧光成像领域，具体涉及一种基于水溶性稀土荧光纳米材料的悬臂式标记笔及其制备方法和应用。

背景技术

稀土上转换纳米发光材料具有独特的4f电子层结构，相对于传统荧光材料如量子点、有机染料分子等，这样的结构使其拥有上转换的特殊发光性质，其材料优点为发射带窄、化学稳定性高、光强度大且稳定性好、毒性小等。

“隐形墨水”一直作为机密档案的重要书写工具，拥有在常规状态下不被肉眼识别，在经过一定处理后显形的特点。据近些年相关文献报道，美国中情局公布了一批已被封锁了一个世纪的机密文件，这些涂抹了隐形墨水的文件资料对中情局十分重要。本文自合成的稀土亲水性新材料K₂Yb_0.97Er_0.03F₅开发成为“隐形墨水”有利于扩大已有“隐形墨水”的范围，用这种稀土墨水装载的悬臂式标记笔可运用在文化教育、机密档案记录等领域中。

自20世纪以来，研究人员发现稀土化合物具有一系列特殊的药物功效，可以运用于治疗血栓病、皮肤病等，由于稀土化合物拥有抗炎的作用，可用于治疗皮肤病类，目前稀土抗炎药物绝大部分为局部外用的药。因此，稀土化合物对皮肤来说是一种相对安全的物质。医用皮肤标记笔可以用于整形外科、普通外科、放射治疗等外科手术的定位标识。其特点需要不易被碘伏、酒精等物质擦拭，标记可以保持5-10天。以稀土亲水性材料K₂Yb_0.97Er_0.03F₅为主体开发医用皮肤标记笔可以达到隐蔽式的安全标记，可以保持1~2天。将稀土新材料K₂Yb_0.97Er_0.03F₅开发成为悬臂式皮肤标记笔将可以标识在生物体表，可以运用在动物实验标记、刑侦取证、教育文化领域中。

防伪技术是一种利用现代科技开发的用于保护物的方式，具有难伪造性、独占性以及准确识别性等特点。稀土材料运用在防伪技术领域的优越特性日益受到研究者的关注，目前，稀土化合物大都以油墨的形式运用在发票、证券、钞票等进行防伪，但这些制作工艺耗材大、成本较高。 本发明首次利用新开发的稀土材料K₂Yb_0.97Er_0.03F₅与PVA环保胶水结合制作成稳定性和分散性良好的“稀土胶水”，开发一种全新的防伪标识设计。因为稀土光源以及匹配稀土材料颜色的唯一性、新材料K₂Yb_0.97Er_0.03F₅唯一合成方式以及新材料K₂Yb_0.97Er_0.03F₅的优越特性（水溶性好，且发射明显的橙色光斑）使其在药品包装防伪领域中有着强大的应用潜力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于水溶性稀土荧光纳米材料的悬臂式标记笔及其制备方法和应用，该标记笔产生的荧光标记具有隐蔽性（无激光照射则不显示）、形式多样性（数字、字母等）、安全性（稀土材料具有低毒性的特点）等优点，可以运用在皮肤标记、文化教育、刑侦标记、商品防伪标记等领域。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于水溶性稀土荧光纳米材料的悬臂式标记笔：水溶性稀土荧光纳米材料为PEG-K₂Yb_0.97Er_0.03F₅；标记笔为稀土标记水笔和稀土标记胶水笔。

制备方法包括以下步骤：

（1）水溶性稀土荧光纳米材料PEG-K₂Yb_0.97Er_0.03F₅的合成

在聚乙二醇-400中加入稀土硝酸盐Ln(NO)₃,Ln为Yb³⁺和Er³⁺，在搅拌状态下滴加氟化钾溶液，200℃水热反应5小时，经离心，无水乙醇清洗3次，真空干燥24小时，制得水溶性稀土荧光纳米材料PEG-K₂Yb_0.97Er_0.03F₅；

（2）稀土标记水笔的制作