用于可擦写显示器和照明应用的持久性发光纳米颗粒的合成

摘要

提出了一种用于合成持续发光纳米材料 （PLNP） 的方案，以及它们在紫外线 （365 nm） 照射下利用余辉效应在可擦写显示器和艺术加工中的潜在应用。

摘要

持续发光纳米颗粒 （PLNP） 具有即使在激发停止后也能保持延长寿命和稳健发射的能力。PLNP 已广泛应用于各个领域，包括信息显示、数据加密、生物成像和艺术装饰，具有持续生动的亮度，为各种创新技术和艺术项目提供了无限可能。该协议侧重于 PLNP 的水热合成的实验程序。以 Mn²⁺ 或 Cr³⁺ 作为 Zn₂GeO₄：Mn （ZGO： Mn） 或 ZnGa₂O₄： Cr 的发光中心的成功合成了持久发光纳米材料，突出了这种合成方法的普遍性。另一方面，ZGO：Mn 的光学特性可以通过调节前驱体溶液的 pH 值来改变，证明了该方案的可调性。当用 365 nm 波长的紫外线 （UV） 充电 3 分钟然后停止时，PLNP 表现出高效、一致地产生余辉的非凡能力，这使其成为制作二维可擦写显示器和三维透明、发光艺术品的理想选择。本文概述的该协议为合成持久性发光纳米颗粒提供了一种可行的方法，用于进一步的照明和成像应用，为科学和艺术领域开辟了新的前景。

引言

持续发光 （PL） 是一种独特的光学过程，它可以储存来自紫外线、可见光、X 射线或其他激发源的能量，然后以光子发射的形式释放几秒钟、几分钟、几小时甚至第¹ 天。连续发光现象的发现起源于 1000 年前的中国古代宋朝，当时一位画家无意中发现了一幅在黑暗中发光的画作。后来发现，一些天然原料和矿物质可以吸收阳光，然后在黑暗中发光，甚至可以制成迷人的发光珍珠²。然而，持久性荧光粉的第一个充分记录需要追溯到 17^世纪初从博洛尼亚石中发现的 PL 发射，它在黑暗中发出黄色到橙色的余辉 ^1,2,3,4。后来发现 BaS 中 Cu⁺ 的天然杂质在这种持续发光现象中起了重要作用 ^1,4。直到 1990 年代中期，持久性荧光粉的生产主要限于硫化物⁵。1996 年，Matsuzawa 等人报道了一种新的金属氧化物 （SrAl₂O₄：Eu²⁺

研究方案

1. Zn₂GeO₄ 的合成：Mn PLNPs

1. 将 10 mM 氢氧化钠溶解在 5 mL 去离子水中，制备 2 M/L 氢氧化钠溶液。
2. 将 2 mM 氧化锗加入 5 mL 氢氧化钠溶液中，制备 0.4 M/L 锗酸钠溶液，然后在室温下搅拌约 30 分钟。
3. 将 4 mM 氯化锌、0.01 mM 硝酸锰和 600 μL 硝酸（65%-68%，wt）加入装有 22 mL 去离子水的 100 mL 小烧杯中。
   注意： 硝酸的添加应严格在通风橱中进行，并确保周围没有明火或加热。
4. 剧烈搅拌，直到步骤 1.3 的溶液完全溶解。
5. 将 2 mM 锗酸钠溶液缓慢加入到步骤 1.4 的溶液中。向溶液中加入 1 mL 聚乙二醇 （PEG;300， Mw）。
6. 将校准过的 pH 计探头放入溶液中，监测反应系统的 pH 值。设置相对轻柔的搅拌，以避免溶液飞溅以及搅拌棒与探针之间的碰撞。
7. 将质量分数为 25%-28% 的氢氧化铵逐滴加入溶液中，并根据要研究的发光性质将溶液的 pH 值调节至 6.0、8.0 或 9.4。请务必缓慢加入氢氧化铵，并时刻监测溶液的 pH 值变化，以防止体系过酸或过碱，以免影响纳米材料的形貌和发光性能。
8. 用密封膜盖住烧杯，并在室温下搅拌溶液 1 小时。尽量不要将系....

讨论

本文介绍了一种用于持久性发光纳米材料的合成方法和用于显色应用的聚合。这些材料在停止紫外线激发后表现出极其稳定的光学性能和可见的余辉。使用具有不同 pH 值的水热法制备持久性发光纳米材料 （Zn₂GeO₄： Mn） （图 1A）。TEM 图像显示 pH 值为 9.4 的 ZGO：Mn PLNP 为棒状，平均直径约为 65 nm（图 1B）。高分辨率 TEM 图像显示纳米材?.......

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
azobisisobutyronitrile (99%)	Macklin	A800354	Further purification required
methyl methacrylate(99%)	Sigma-Aldrich	M55909	Further purification required
deionized water	Merck	ZEQ7016T0C	Milli-Q Direct Water Purification System
alkaline aluminum oxide (100-200 mesh)	Macklin	A800033
ammonium hydroxide  (25%-28%, wt)	Macklin	A801005
beaker	Synthware	B220100
chromium(III) nitrate nonahydrate (99.95%)	Aladdin	C116448
centrifuge	ThermoFisher Scientific	75004250
column	Synthware	C184464CR
digital camera	Canon	EOS M50 Mark II
electric thermostaticdrying oven	Longyue	LDO-9036A
ethanol (99.7%)	Greagent	1158566
gallium nitrate hydrate(99.9%)	Aladdin	G109501
germanium oxide (99.99%)	Sinopharm Chemical ReagentCo., Ltd	51009860
glass rod	Sinopharm Chemical ReagentCo., Ltd	91229401
powder X-Ray Diffractometer	D2 PHASER DESKTOP XRD	BRUKER
manganese nitrate (98%)	Macklin	M828399
methanol (99.5%)	Greagent	1226426
nitric acid (65.0-68.0%, wt)	Sinopharm Chemical ReagentCo., Ltd	10014508
pH meter	Shanghai Leici Sensor Technology Co., Ltd	PHS-3C
polyethylene glycol (300, Mw)	Adamas	01050882(41713A)
sealing film	Parafilm	2025722
sodium hydroxide (GR)	Sinopharm Chemical ReagentCo., Ltd	10019764
spectrometer	Horiba	Fluorolog-3
transmission electron microscope	JEOL	JEM-1400 Plus
transmission electron microscope	JEOL	2100 Plus
triangular funnel	Synthware	F181975
ultrasound machine	centrifuge	JP-040S
zinc chloride (98%)	Greagent	01113266/G81783A