[發明專利]一種熒光變色的光學測溫材料及其制備方法、應用

在審

• 申請號: 201811240605.2
• 申請日: 2018-10-23
• 公開（公告）號: CN109280549A
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 郭寧;宋悅悅;潘穎;周慧濤;丁宇;梁啟蒙;歐陽瑞鐲;繆煜清
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: C09K11/69
• 分類號: C09K11/69;G01K11/32
• 代理公司: 上海邦德專利代理事務所(普通合伙) 31312
• 代理人: 袁步蘭

本發明提出了一種熒光變色的光學測溫材料，結構通式為Ca_3?m?nSr_mZnLi(VO₄)₃:Eu_n³⁺，Eu³⁺為激活離子，采用高溫固相法制備，該材料在紫外光有效激發下，基質本身的[VO₄]^3?基團與激活離子Eu³⁺作為雙發光中心同時發出各自的特征光譜。由于這兩個發光中心的熱猝滅性質不同，該材料的發光顏色對應的色坐標(x,y)隨溫度的變化滿足直線方程軌跡，基于此，可以利用紫外光激發下的熒光變色來粗略的定性標定溫度。同時，通過監測這兩個特征光譜，利用雙發光中心的熒光強度比來精確的定量標定溫度。與現有技術相比，本發明可利用熒光變色粗略標定溫度，可利用雙發光中心的熒光強度比精確標定溫度，測溫范圍寬，信號檢測甄別度大。本發明還提出該熒光變色的光學測溫材料的制備方法及應用。

技術領域

本發明屬于光學測溫材料領域，尤其涉及一種熒光變色的光學測溫材料及其制備方法、應用。

背景技術

基于熒光強度比技術被應用于溫度傳感，是一種前景良好的光學溫度傳感技術。相對于絕對發光強度的測溫方案，測量熒光強度比可以有效避免在測量過程中的熒光損失、激發光源強弱等因素引起的測量誤差。其中，最具有代表性是基于單一稀土發光離子熱耦合能級的熒光強度比測溫方案。對于熱耦合能級熒光強度比測溫技術而言，要滿足熱耦合的條件，熱耦合能級的能級間隔必須要介于200cm^-1～2000cm^-1之間。

然而，測溫靈敏度正比于熱耦合能級的能級差。因此，單純通過尋找更大的“熱耦合能級”能級差來實現測溫靈敏度的提高的方法得到的效果不理想，同時測溫靈敏度正比于熱耦合能級的能級差，也是利用熱耦合能級熒光強度比實現溫度傳感的局限性。因此，熱耦合條件限制了單一稀土發光離子熱耦合能級的熒光強度比測溫方案探測靈敏度和信號檢測甄別度的進一步提升。

發明內容

本發明的目的在于提供一種熒光變色的光學測溫材料及其制備方法、應用，以突破僅利用單一稀土離子發光的稀土離子熱耦合能級熒光強度比，測溫度靈敏度的局限性。本發明通過在自激活熒光材料中摻雜一種稀土發光離子，通過利用基質自身發光和稀土激活離子發光對溫度的不同敏感度，以實現雙發光中心熒光強度比測溫技術方案，最終實現可熒光變色的高靈敏度的光學測溫，突破了僅僅利用單一稀土離子發光的稀土離子熱耦合能級熒光強度比測溫靈敏度的局限性。為實現上述目的，本發明所采用的技術方案為：

本發明提出了一種熒光變色的光學測溫材料，其結構式的通式為：Ca_3-m-nSr_mZnLi(VO₄)₃:Eu_n³⁺，其中Eu³⁺為激活離子；m≥0，n≥0，m+n<3。

優選地，m≤0.5。

優選地，0.002≤n≤0.02。

本發明提出了一種熒光變色的光學測溫材料的制備方法，包括以下步驟：

S1：采用高溫固相法，按照所述通式稱取相應的原料；

S2：研磨均勻混合所述原料獲取混合物；

S3：在空氣中焙燒該混合物，之后冷卻、研磨，獲取所述熒光變色的光學測溫材料。

優選地，所述原料包括含鈣的化合物、含鍶的化合物、含鋅的化合物、含銪的化合物、含鋰的化合物及含釩的化合物。

優選地，在步驟S3中，所述焙燒溫度為700℃-1000℃；所述焙燒時間為2h-10h。