[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于溫度傳感器的高敏感熒光粉及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011447024.3
• 申請(qǐng)日: 2020-12-09
• 公開（公告）號(hào): CN112574745A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張樂;甄方正;康健;陳東順;羅澤;趙超;陳浩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 新沂市錫沂高新材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號(hào): C09K11/67
• 分類號(hào): C09K11/67;G01K11/20
• 代理公司: 蘇州市方略專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32267
• 代理人: 朱智杰

一種應(yīng)用于溫度傳感器的高敏感熒光粉及其制備方法，屬于發(fā)光材料領(lǐng)域。本發(fā)明提供了一種熒光粉，CaTi₄O₉:xEr³⁺,yYb³⁺其中0≤x≤0.02，0≤y≤0.02，及其制備方法。通過溶膠凝膠法制備了純的熒光粉，其中Er³⁺與Yb³⁺離子的共摻雜通過能量轉(zhuǎn)移過程增強(qiáng)了發(fā)光，提高了溫度感應(yīng)能力，實(shí)現(xiàn)高靈敏度。最終制備的熒光粉在323K時(shí)達(dá)到4.9~5×10^?3 K^?1的最大靈敏度。本發(fā)明提供的制備方法工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，適合工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供一種應(yīng)用于溫度傳感器的高敏感熒光粉及其制備方法，屬發(fā)光材料制備應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

與激光的激發(fā)波長(zhǎng)相比，上轉(zhuǎn)換熒光材料能夠產(chǎn)生更短的波長(zhǎng)。一些摻雜了三價(jià)稀土(RE³⁺)離子的上轉(zhuǎn)換材料因其在太陽(yáng)能電池、彩色顯示、生物標(biāo)簽、光纖通信、溫度傳感器等方面的應(yīng)用潛力而備受關(guān)注。到目前為止，這些應(yīng)用大多處于設(shè)計(jì)階段，因此該領(lǐng)域仍然需要進(jìn)一步的研究。紅外到可見光波段的發(fā)射為基質(zhì)化合物和稀土發(fā)光中心之間的相互作用。在上轉(zhuǎn)換過程中，離子的相互作用誘導(dǎo)了稀土離子的多重電子轉(zhuǎn)換。為了最大限度地提高輻射發(fā)射，晶格聲子能量應(yīng)該最小，因?yàn)榇嬖谟谒拗髦械穆曌訒?huì)造成非輻射損失。線性或非線性的光物質(zhì)相互作用、一個(gè)離子或一對(duì)離子的共同作用和共振或光子輔助能量轉(zhuǎn)移導(dǎo)致光線發(fā)射，然而由于電子結(jié)構(gòu)和化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化，納米熒光粉的上轉(zhuǎn)換發(fā)光機(jī)制變得更加復(fù)雜。到目前為止，不同的納米級(jí)材料，如鹵化物、氧硫化物、磷酸鹽、氧化物、釩酸鹽等都進(jìn)行了不同的上轉(zhuǎn)換發(fā)光的研究。鹵化物和氧鹵化物的聲子能量比氧化物基質(zhì)低，但由于激光穿透力低，這些基質(zhì)的應(yīng)用有限。因此，找到合適的基質(zhì)至關(guān)重要。

稀土活化劑離子Er³⁺、Ho³⁺和Tm³⁺被用作摻雜離子，因?yàn)檫@些離子具有階梯能級(jí)。它們的發(fā)光涉及到電子轉(zhuǎn)換的各個(gè)步驟，并通過激發(fā)態(tài)吸收和能量轉(zhuǎn)移上轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)光激發(fā)。這些離子的量子效率往往很高,而且其可轉(zhuǎn)移狀態(tài)的壽命也很長(zhǎng)。目前，稀土離子的共摻雜是增強(qiáng)發(fā)射強(qiáng)度的一般做法，因?yàn)樗梢愿淖兗せ钭与x子周圍的局部場(chǎng)。由于尺寸的限制,納米熒光粉中的離子晶格和離子相互作用會(huì)發(fā)生了不同程度的改變，這種改變受到溫度的影響，使得其作為溫度傳感器成為可能，但是靈敏度是溫度傳感器的一個(gè)重要指標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容

1.為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于溫度傳感器的高敏感熒光粉及其制備方法。本發(fā)明提供了一種熒光粉，CaTi₄O₉:xEr³⁺,yYb³⁺其中0≤x≤0.02，0≤y≤0.02，及其制備方法。通過溶膠凝膠法制備了純的熒光粉，其中Er³⁺有兩個(gè)合適的熱耦合能級(jí)^-2H_11/2和⁴S_3/2，能量分離度為770cm^-1使得²H_11/2能級(jí)通過熱吸收從⁴S_3/2能級(jí)得到填充。而Yb³⁺離子的共摻雜通過能量轉(zhuǎn)移過程增強(qiáng)了摻雜Er³⁺納米熒光粉的發(fā)光，提高了溫度感應(yīng)能力，實(shí)現(xiàn)了高靈敏度。最終制備的熒光粉在323K時(shí)達(dá)到4.9～5×10^-3K^-1的最大靈敏度。本發(fā)明提供的制備方法工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，適合工業(yè)化生產(chǎn)。

2.本發(fā)明的技術(shù)方案如下：