[发明专利]基于上转换发光温度诱导的深度防伪材料及其应用

说明书

本发明提供的基于上转换发光温度诱导的深度防伪材料及其应用，包括两种具有不同温度依赖性镧系稀土离子高掺杂上转换发光的核壳结构纳米离子，其一为发光中心核‑活性敏化壳‑惰性保护壳结构的温度敏感型纳米粒子，其二为发光中心核‑惰性保护壳结构的温度非敏感型纳米粒子；用温度敏感型纳米粒子涂制为隐藏信息层，温度非敏感型纳米粒子涂制为掩盖保护层，由该防伪材料制成的图案在自然光线下完全隐形；室温下，在近红外激光照射下呈现完全模糊的炫光；在低温环境近红外激光照射下，真实信息被解码呈现出来；待温度恢复至室温，真实信息被重新隐藏。本发明具有可重复、可逆性的隐藏、解码过程，实现对重要信息的深层次防伪保护。

技术领域

本发明属于光致发光防伪技术领域，特别涉及镧系离子高掺杂上转换发光纳米材料在温度相关的深层光学防伪方面的应用。

背景技术

随着社会经济和科技的发展，假冒伪劣现象在众多领域中愈发地严重，如食品、艺术品、医药及货币等领域，假冒产品的存在不仅损害了消费者的利益，而且对社会造成了巨大经济损失。因此，为了有效阻断假冒产品的传播，迫切需要开发更先进的防伪材料，提升防伪技术水平。传统的防伪技术已经进行了较大规模的市场化应用，但其防伪模式单一，易被仿冒，在实际应用中难以达到良好的防伪效果。基于此背景，荧光防伪技术因其具有优异的荧光强度、极高的隐蔽性和保密性、复杂的编码图案等优点引起了人们的广泛关注，并逐渐成为常用的防伪技术之一。

有机染料、半导体量子点和镧系上转换发光纳米粒子等光学材料已经被研究者们证实可用于开发荧光防伪技术。相较于有机染料和半导体量子点材料，镧系元素掺杂上转换纳米粒子能够将近红外激发转换为紫外或可见光发射，具有荧光寿命长、发射带窄、光谱可调、光化学稳定性好、无光漂白性、高可加工性、便捷的表面功能化等优势，在荧光防伪领域具有更为广泛的应用前景。

目前，基于稀土元素掺杂上转换发光材料的荧光防伪技术已经取得了一定成就。现有的上转换荧光防伪方式包括：调控近红外激发光波长、功率密度，调控荧光发射颜色、辐照时间，PH刺激响应等。然而，这些稀土掺杂上转换荧光材料的防伪方案均在室温下进行，防伪模式较单一。随伪造技术的不断迭代更新，为满足不同场景下更高的防伪需求，人们仍需要在该领域不断开发更前沿、更深层的多维度光学防伪材料。

本发明为了解决上述技术问题，在防伪技术方案上引入温度这一维度，增加了防伪层级，开发出一种基于低温调控下稀土元素掺杂上转换发光材料的深度防伪技术，实现对隐藏信息更高程度的保护，对于多维度提升防伪水平具有重要意义。

发明内容

本发明提供的基于上转换发光温度诱导的深度防伪材料包括两种具有不同温度依赖性镧系稀土离子高掺杂上转换发光的核壳结构纳米离子，其一为发光中心核-活性敏化壳-惰性保护壳结构的温度敏感型纳米粒子，其二为发光中心核-惰性保护壳结构的温度非敏感型纳米粒子；

所述的发光中心核为主体基质掺杂激活剂，所述的激活剂包括Ho³⁺或Er³⁺，掺杂浓度摩尔百分比为20％-100％；

所述的活性敏化壳为主体基质掺杂敏化剂，所述的敏化剂包括Yb³⁺，掺杂浓度摩尔百分比为0-100％；

所述的主体基质为NaYF₄、NaLuF₄或NaGdF₄；

所述的惰性保护壳为NaYF₄、NaLuF₄或NaGdF₄；

所述的温度非敏感型纳米粒子中，发光中心核中还掺杂能量捕获中心离子，所述的能量捕获中心离子包括Tm³⁺。

作为优选，所述的温度非敏感型纳米粒子中，Tm³⁺掺杂浓度摩尔百分比为0.5％。