[發明專利]一種高靈敏度熒光溫感材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201610863453.6
• 申請日: 2016-09-29
• 公開（公告）號: CN106635008B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 高妍;黃烽;王元生
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: C09K11/78
• 分類號: C09K11/78;G01K11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

在本發明提出了一種非接觸式Na₂La_1.96Pr_0.04Ti₃O₁₀熒光溫度探針材料及其制備方法與應用。這種熒光材料具有兩個相隔較遠的發射峰，分別位于491納米和611納米，有很高的信號甄別度；并且，這兩個峰強度比值隨溫度變化十分明顯，其絕對靈敏度和相對靈敏度較之于目前已報道的熒光溫感材料都有顯著提高。因此，是一種極具應用前景的熒光溫度探針材料。

技術領域

本發明涉及溫度探測技術及發光材料等領域。

背景技術

傳統接觸式溫度探測工具如水銀/酒精溫度計、熱電偶、熱敏電阻等需要設備與待測物體接觸，在惡劣環境中，測溫工具容易損壞。而對于處于移動狀態下、散熱比較快、對感溫物體有腐蝕的元件，此種方法又會產生較大的誤差。而非接觸式測溫具有快速響應，空間分辨率高，可用遠程測量等特點，可以更好地滿足測量需求。

目前已經投入使用的非接觸式溫度探測工具是紅外測溫儀，它是利用紅外探測器探測物體表面的熱輻射來進行測溫的，由于熱輻射信號微弱，信噪比低，對設備精度要求高，因而價格十分昂貴。近年來，一種新型的熒光溫度探測技術成為科研人員的研究熱點。該技術是將在可見波段具有較強熒光發射的材料作為溫度探針，通過熒光強度比在不同溫度下的變化來測量溫度。與物體表面熱輻射信號相比，熒光信號具有更高的信噪比，測量結果更為準確，并且對設備要求很低，有利于降低成本，應用前景廣闊。

這種熒光溫度探針材料要求必須具有兩個以上的熒光發射峰，不同發射峰的強度比要有明顯的溫度依賴性，此外，不同發射峰之間需要有一定波長間隔，以便信號甄別。目前，研究最多的就是摻Er離子的無機發光材料。這類材料的絕對靈敏度最高不超過0.015K^-1(K為絕對溫度單位：開爾文)，相對靈敏度最高不超過1.1％K^-1，還不能滿足實際應用的需求。此外，Er離子的發射光譜中具有溫度依賴性的兩個發射峰波長間隔只有20納米，信號甄別度較差。因此還需要發展性能更加優越的熒光溫度探針材料。

在本發明中，我們發明了一種新型熒光溫度探針材料：Na₂La_1.96Pr_0.04Ti₃O₁₀熒光粉。這種材料具有極高的熒光強度，其兩個發射峰分別位于491納米和611納米，間隔了120納米，信號甄別度較之于已報道的材料有顯著提高。這兩個峰強度比值隨溫度變化十分明顯，其最高絕對靈敏度達到了0.40K^-1，較之于摻Er離子的熒光溫感材料提高了25倍；最高相對靈敏度達到了1.96％K^-1，比摻Er離子的熒光溫感材料提高了接近一倍。因此，是一種極具應用前景的熒光溫度探針材料。此外，傳統的固相合成法都需要較高的燒結溫度和較長的反應時間，本發明提出的制備Na₂La_1.96Pr_0.04Ti₃O₁₀的方法只需在1050℃的溫度下熱處理4h，因此，本發明的材料在制備成本上也具有一定優越性。

發明內容

本發明提出一種熒光溫度探針材料：該熒光溫度探針材料的化學式為Na₂La_1.96Pr_0.04Ti₃O₁₀，其特征是在四方晶相的Na₂La₂Ti₃O₁₀材料中將2％的La離子替換成Pr離子。

本發明Na₂La_1.96Pr_0.04Ti₃O₁₀熒光溫度探針材料制備方法特征為：