[發明專利]一種鉺和鐿雙摻雜鈮酸鋰上轉換材料及其制備方法和在光學溫度傳感器中的應用

有效

• 申請號: 201811075226.2
• 申請日: 2018-09-14
• 公開（公告）號: CN109321244B
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 唐巽澤;錢艷楠;張海燕
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C09K11/78
• 分類號: C09K11/78;G01K11/14
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

本發明涉及一種鉺和鐿雙摻雜鈮酸鋰上轉換材料及其制備方法和在光學溫度傳感器中的應用。本發明提供的制備方法為高溫水熱法，制備過程簡單；制備得到的鉺和鐿雙摻雜鈮酸鋰上轉換材料為微米顆粒，在980nm激光激發下，隨著溫度的變化，鉺和鐿雙摻雜鈮酸鋰上轉換材料綠光波段（²H_11/2→⁴I_15/2和⁴S_3/2→⁴I_15/2）的熒光強度比呈現有規律的變化，由此把溫度信號轉換為光學信號；利用稀土離子熒光強度比（FIR，Fluorescence Intensity Ratio）技術得到鉺和鐿雙摻雜鈮酸鋰上轉換材料的最大溫度靈敏度為0.0094K^?1，從而使其可以應用于光學溫度傳感器中。

技術領域

本發明屬于光學材料技術領域，具體涉及一種鉺和鐿雙摻雜鈮酸鋰上轉換材料及其制備方法和在光學溫度傳感器中的應用。

背景技術

稀土離子上轉換發光由于其優異的光學性能及在光子和光電領域的應用，例如固態激光器、光纖通訊、三維顯示、光學傳感器和太陽能電池，引起了廣大科研人員的研究興趣。溫度對上轉換發光過程，尤其是對無輻射躍遷過程，具有重要的影響。當稀土離子中存在“熱耦合能級”時，即鄰近兩個上下能級之間的能級差在200-2000cm^-1范圍內，溫度升高可使稀土離子由熱耦合能級中的低能級布居到高能級，導致上轉換熒光強度隨溫度變化。光學溫度傳感器即是基于稀土離子這一特性的發展起來的。此技術是通過探測一種稀土離子中熱耦合能級產生的上轉換熒光強度比隨溫度的變化關系來表征環境中的溫度，被稱之為熒光強度比（FIR，Fluorescence Intensity Ratio）技術。相較于其他傳統溫度傳感器技術，FIR技術由于其不受激發源和能譜損失的影響在溫度探表現出高靈敏度和準確度，可使光學溫度傳感器應用于更苛刻的溫度探測環境下。目前還未有微米級稀土離子摻雜鈮酸鋰上轉換材料應用于光學溫度傳感器中的相關報導。

因此，開發一種微米級鉺和鐿雙摻雜鈮酸鋰上轉換材料，利用FIR技術進行溫度探測，可彌補其在光學溫度傳感器方面的研究空白，進一步擴寬其應用范圍。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的微米級鉺和鐿雙摻雜鈮酸鋰上轉換材料在光學溫度傳感器應用方面的研究空白，本發明利用熒光強度比技術（（FIR，FluorescenceIntensity Ratio）技術研究鈮酸鋰上轉換材料熱耦合能級對熒光強度隨溫度變化而變化情況，實現該材料在光學溫度傳感器中的應用。

本發明的另一目的在于提供一種鉺和鐿雙摻雜鈮酸鋰上轉換材料的制備方法。

本發明的另一目的在于提供上述制備方法制備得到的鉺和鐿雙摻雜鈮酸鋰上轉換材料。

為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：

一種鉺和鐿雙摻雜鈮酸鋰上轉換熒光粉體在光學溫度傳感器中的應用。

本發明利用鉺和鐿雙摻雜鈮酸鋰上轉換熒光粉體能夠在不同的溫度下產生不同的熒光強度比來拓寬其在光學溫度傳感器中的應用。

優選地，所述鉺和鐿雙摻雜鈮酸鋰上轉換熒光粉體為顆粒狀，粒徑為1~2μm。

顆粒狀的鉺和鐿雙摻雜鈮酸鋰上轉換熒光粉體由于其小尺寸，可以應用于微觀領域如細胞等。

一種鉺和鐿雙摻雜鈮酸鋰熒光粉體的制備方法，包括如下步驟：

S1：將鉺源、鐿源、鈮源和鋰源溶解得到混合溶液；所述鉺源、鐿源、鈮源和鋰源的摩爾比為1~3.464:3~8.661:44.75~54.45:116.3~141.5；

S2：所述混合溶液于260~270℃下反應12~72h，冷卻，離心，洗滌，干燥后得沉淀物；