材料化学专业综合实验的创新与改革——以光学隐形防伪纳米晶的制备及表征为例

材料化学专业综合实验要求突出实验的综合性、设计性、研究性及学科发展的前瞻性。专业教师在实验教学过程中主动地、有选择地把科学研究的最新成果及时、成功的引进实验教学,通过科研项目教学化和教学内容科研化双重机制,将科研和实验教学相结合,能开拓学生的思维,增强创新意识,形成典型的科研反哺实验教学的案例[1-2]。作者在此介绍一个材料化学专业综合实验的新创实验项目--光学隐形防伪纳米晶的制备及表征。实验通过高温溶剂热法制备了不同离子掺杂的NaYF4:Yb3+纳米晶,并通过调控Er3+, Tm3+, Mn2+掺杂,使纳米晶在980 nm激发光下分别呈现出绿、紫、红、黄四色的上转换荧光,通过调控Nd3+掺杂量,使纳米晶在808 nm激发光下表现出绿色的上转换荧光。运用XRD及TEM对纳米晶的结构、形貌进行了表征。通过调节激发光波长(980 nm, 808 nm)以及激发光强度,实验产品可分别实现信息的隐形暗码传递、多色同时展示、不同区域分步显示以及数据的双层隐形防伪。本实验加深了学生对光致发光材料机理的理解,进一步熟悉了纳米材料的结构特点及表征手段,帮助学生了解光致发光防伪技术的前沿应用,增强了专业兴趣,提升了学生的创新能力。