[發(fā)明專利]一種鉺和鐿雙摻雜鈮酸鈉上轉(zhuǎn)換材料及其制備方法和在光學(xué)溫度傳感器中的應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811076430.6
• 申請日: 2018-09-14
• 公開（公告）號: CN109294580B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐巽澤;錢艷楠;張海燕
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C09K11/78
• 分類號: C09K11/78;G01K11/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

本發(fā)明涉及一種鉺和鐿雙摻雜鈮酸鈉上轉(zhuǎn)換材料及其制備方法和在光學(xué)溫度傳感器中的應(yīng)用。本發(fā)明利用稀土離子熒光強度比技術(shù)進行溫度探測，通過研究鉺離子熱耦合能級上轉(zhuǎn)換熒光強度比隨溫度變化而變化的情況，來實現(xiàn)鉺和鐿雙摻雜鈮酸鈉上轉(zhuǎn)換材料在光學(xué)溫度傳感器中的應(yīng)用。本發(fā)明使用溶劑熱法成功將鉺離子和鐿離子摻雜入鈮酸鈉晶格中，工藝簡單；制備得到的上轉(zhuǎn)換材料在980nm激光的激發(fā)下，通過特定輻射躍遷發(fā)射兩波段上轉(zhuǎn)換可見綠光，通過模擬熒光強度比與溫度之間的方程，得出其FIR=8.75*exp(?993.5/T)+0.0984，其中?E/k=993.5；最大溫度靈敏度為0.0052K^?1，有成為溫度傳感器的潛力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鉺和鐿雙摻雜鈮酸鈉上轉(zhuǎn)換材料及其制備方法和在光學(xué)溫度傳感器中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

光學(xué)溫度傳感器是指利用稀土離子熒光強度比（FIR，F(xiàn)luorescenceIntensityRatio）技術(shù)進行溫度探測。FIR技術(shù)是通過探測稀土離子中熱耦合能級產(chǎn)生的上轉(zhuǎn)換熒光強度比隨溫度的變化關(guān)系來表征環(huán)境中的溫度。光學(xué)溫度傳感器具有可非接觸、高準(zhǔn)確度和高靈敏度及優(yōu)良的抗干擾力，相較于傳統(tǒng)的接觸式溫度傳感器，可應(yīng)用于更惡劣的環(huán)境，例如高壓環(huán)境及無人區(qū)溫度遙感探測等。眾多稀土離子中，稀土Er³⁺離子的熱耦合能級⁴S_3/2和²H_11/2之間的能量差大約為780 cm^-1，滿足FIR技術(shù)中熱偶能級差（200cm^-1~2000cm^-1）的要求范圍，成為科研人員的研究熱點之一。鈮酸鈉是一種堿性鈮酸鹽，它具有高熔點、化學(xué)穩(wěn)定性強和對環(huán)境無污染等優(yōu)點。但是目前還未有稀土離子摻雜鈮酸鈉上轉(zhuǎn)換材料應(yīng)用于光學(xué)溫度傳感器中的相關(guān)報導(dǎo)。

因此，開發(fā)一種鉺和鐿雙摻雜鈮酸鈉上轉(zhuǎn)換材料，彌補其在光學(xué)溫度傳感器應(yīng)用方面的研究空白，進一步擴寬其應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中鈮酸鈉上轉(zhuǎn)換材料在光學(xué)溫度傳感器應(yīng)用方面的研究空白，提供一種鉺和鐿雙摻雜鈮酸鈉上轉(zhuǎn)換材料在光學(xué)溫度傳感器中的應(yīng)用。本發(fā)明利用FIR技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)鉺和鐿雙摻雜鈮酸鈉上轉(zhuǎn)換材料熒光強度比可隨溫度變化而變化，可將其應(yīng)用于光學(xué)溫度傳感器。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種鉺和鐿雙摻雜鈮酸鈉上轉(zhuǎn)換材料的制備方法。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種鉺和鐿雙摻雜鈮酸鈉上轉(zhuǎn)換材料。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種鉺和鐿雙摻雜鈮酸鈉上轉(zhuǎn)換材料在光學(xué)溫度傳感器中的應(yīng)用。

本發(fā)明利用FIR技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)鉺和鐿雙摻雜鈮酸鈉上轉(zhuǎn)換材料在980nm激光的激發(fā)下，產(chǎn)生²H_11/2→⁴I_15/2和⁴S_3/2→⁴I_15/2輻射躍遷發(fā)出的上轉(zhuǎn)換綠光，兩個熱耦合能級²H_11/2和⁴S_3/2發(fā)射的綠光熒光強度比隨著溫度的改變而改變，從而拓寬了其在光學(xué)溫度傳感器中的應(yīng)用。

優(yōu)選地，所述鉺和鐿雙摻雜鈮酸鈉上轉(zhuǎn)換材料為方塊狀，粒徑為0.5~1.5μm。

本發(fā)明還提供一種鉺和鐿雙摻雜鈮酸鈉上轉(zhuǎn)換材料的制備方法，包括如下步驟：

S1：將鉺源、鐿源、鈮源和鈉源溶解于溶劑中得到混合溶液；所述鉺源、鐿源、鈮源和鈉源的摩爾比為1~21.14:10.57~50: 110.8~366.7:10687；所述溶劑為水和乙二醇的混合溶劑，所述水和乙二醇的體積比為1:1~4。