镧系离子掺杂CsLu（MoO4）2荧光粉的多色发光及其防伪应用

doi:10.19894/j.issn.1000-0518.240248

摘要/Abstract

摘要：

近年来，假冒伪劣产品层出不穷，成为全球食品安全和医药领域的重大问题。为有效打击假冒伪劣产品并保护消费者权益，研究人员在众多防伪技术中高度关注了隐蔽性高、防伪性能优异的荧光材料。通过高温固相法制备出一系列CsLu（MoO₄）₂∶Ln³⁺（Ln³⁺=Yb³⁺/Er³⁺、Yb³⁺/Ho³⁺、Yb³⁺/Tm³⁺、Er³⁺、Dy³⁺和Dy³⁺/Eu³⁺）荧光粉，利用X射线衍射（XRD）、上转换光谱和下转换光谱分别对所得样品的物相和发光特性进行了研究。在紫外光激发下，基于Dy³⁺/Eu³⁺间的能量传递，成功实现多光色调控。并且在近红外光激发下，CsLu（MoO₄）₂∶Yb³⁺/Er³⁺、Yb³⁺/Ho³⁺和Yb³⁺/Tm³⁺分别呈现绿色、红色和蓝色上转换发射。最后，在254、365和980 nm的多波段激发下，利用多种CsLu（MoO₄）₂∶Ln³⁺荧光粉获得了高分辨的发光图像，可用于多色荧光防伪。

关键词: CsLu（MoO₄）₂∶Ln³⁺荧光粉, 能量传递, 光色调控, 防伪

Abstract:

In recent years， counterfeit and shoddy products have emerged in an endless stream， which has become a major issue in the global food safety and medicine fields. In order to effectively crack down on counterfeit and shoddy products and protect consumers' rights， researchers have paid great attention to fluorescent materials with high concealment and excellent anti-counterfeiting performance among many anti-counterfeiting technologies. A series of CsLu（MoO₄）₂∶Ln³⁺ （Ln³⁺=Yb³⁺/Er³⁺， Yb³⁺/Ho³⁺， Yb³⁺/Tm³⁺， Er³⁺， Dy³⁺， Dy³⁺/Eu³⁺） phosphors were synthesized by high-temperature solid-state reaction. X-ray diffraction （XRD）， up-conversion spectra and down-conversion spectra were used to characterize the phases and luminescence properties of the obtained samples. Under the excitation of UV， the multi-color regulation was successfully realized by using the energy transfer between Dy³⁺ and Eu³⁺. Moreover， under the excitation of NIR， CsLu（MoO₄）₂∶Yb³⁺/Er³⁺， Yb³⁺/Ho³⁺， Yb³⁺/Tm³⁺ phosphors realized green， red and blue upconversion emissions， respectively. Finally， under the excitation of 254， 365 or 980 nm， highly distinguishable luminescent images were obtained using various CsLu（MoO₄）₂∶Ln³⁺ phosphors for the application in multicolor fluorescent anticounterfeiting.

Key words: CsLu（MoO₄）₂∶Ln³⁺ phosphors, Energy transfer, Tunable luminescence, Anti-counterfeiting

中图分类号:

O611.4

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图/表 7

图1 CsLu（MoO4）2∶Ln3+荧光粉的XRD谱图及2θ=25.3~26.3（°）的放大衍射峰谱图（A）； CsLu（MoO4）2基质的EDS能谱图（B）和不同元素的分布密度图（C-F）

Fig.1 XRD patterns of CsLu（MoO4）2∶Ln3+ phosphors and enlarged area of 2θ=25.3~26.3（°）（A）； EDS （B） as well as distribution density maps of different elements （C-F） of CsLu（MoO4）2 host

图2 CsLu（MoO4）2∶8%Er3+荧光粉的激发（红色）和发射谱图（绿色）（A）和CsLu（MoO4）2∶x%Er3+荧光粉在378 nm激发下的发射谱图（B）

Fig.2 Excitation （red） and emission （green） spectra of CsLu（MoO4）2∶8%Er3+ phosphor （A） and emission spectra of CsLu（MoO4）2∶x%Er3+ phosphors under excitation of 378 nm （B）

图3 CsLu（MoO4）2∶6%Dy3+荧光粉的激发（紫色）和发射谱图（黄色）（A）和CsLu（MoO4）2∶x%Dy3+荧光粉在387 nm激发下的发射谱图（B）

Fig.3 Excitation （purple） and emission （yellow） spectra of CsLu（MoO4）2∶6%Dy3+ phosphor （A） and emission spectra of CsLu（MoO4）2∶x%Dy3+ phosphors under excitation at 387 nm （B）

图4 CsLu（MoO4）2∶6%Dy3+，x%Eu3+的发射谱图（A）及其色坐标图（B）

Fig.4 Emission spectra （A） and CIE color coordinates （B） of CsLu（MoO4）2∶6%Dy3+，x%Eu3+

图5 CsLu（MoO4）2∶6%Dy3+，x%Eu3+荧光粉在613 nm处Eu3+和574 nm处Dy3+的相对发射强度以及Dy3+→Eu3+能量传递效率曲线（A）和Dy3+在4F9/2→6H13/2处的光致发光衰减曲线（B）

Fig.5 Relative emission intensity of Eu3+ at 613 nm and Dy3+ at 574 nm as well as the energy transfer efficiency curve of Dy3+→Eu3+ （A） and the decay curves of the fluorescence lifetime of Dy3+ （4F9/2→6H13/2）（B） of CsLu（MoO4）2∶6%Dy3+，x%Eu3+ phosphors

图6 在980 nm激发下CsLu（MoO4）2∶34%Yb3+，x%Er3+（A）、CsLu（MoO4）2∶18%Yb3+，x%Ho3+（B）和CsLu（MoO4）2∶14%Yb3+，x%Tm3+（C）的发射光谱图

Fig.6 Emission spectra of CsLu（MoO4）2∶34%Yb3+，x%Er3+ （A）， CsLu（MoO4）2∶18%Yb3+，x%Ho3+ （B） and CsLu（MoO4）2∶14%Yb3+，x%Tm3+ （C） under excitation of 980 nm

图7 混合CsLu（MoO4）2∶Ln3+荧光粉在不同激发波长下的多色防伪数码照片

Fig.7 Multi-color anti-counterfeiting digital photos of mixed CsLu（MoO4）2∶Ln3+ phosphors at different excitation wavelengths

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