[发明专利]高温高压光学传感材料SrB4O7:Sm2+的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高温高压光学传感材料SrB₄O₇:Sm²⁺的制备方法，属于材料技术领域。

背景技术

压力是独立于温度、组分的一个基本物理维度，可以非常有效地缩短物质的原子间距、增加相邻电子轨道重叠，进而改变物质的晶体结构、电子结构和原子(分子)间的相互作用，使之达到高压平衡态，形成全新的物质状态，而这些物质多具有异于常压物质的结构和新颖的物理、化学性质。

为了清楚了解物质在某个特定压力下的物理、化学性质变化，测压问题亟需解决。1972年发展起来的红宝石荧光测压技术解决了金刚石对顶砧压机的测压问题，原理是利用红宝石的荧光R线随压力变化的关系。对于高温高压光学传感材料的选择应具有单线荧光谱、谱线窄、背底弱、比强度高、压力系数大、温度系数小等特性。红宝石材料在常温常压下具有双峰(694nm、692nm)，随着压力增大R线变宽，且随温度升高R线有红移现象(每1000K红移约1nm)。

对于荧光材料SrB₄O₇:Sm²⁺作为新的高温高压光学传感材料，具有比红宝石更多的优势：

1.常温常压下只有一个峰(685.4nm)

2.峰位随温度变化更小(每1000K红移约0.1nm)

就目前国内外研究情况来说，合成SrB₄O₇:Sm²⁺的方法高温固相、高压合成。

高温固相法：化学配比(摩尔量)的SrCO₃、H₃BO₃、Sm₂O₃混合物研磨均匀，于400℃预烧4个小时。取出再研磨，然后于900℃烧结10小时即可。此方法在升温过程中，由于H₃BO₃挥发，在生成物中会有SrB₂O₄存在。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种高温高压光学传感材料SrB₄O₇:Sm²⁺的制备方法。

技术方案为：

一种高温高压光学传感材料SrB₄O₇:Sm²⁺的制备方法，按照摩尔比H₃BO₃∶SrCO₃＝4∶1称取H₃BO₃；Sm₂O₃用量根据所需掺杂量投加；首先在40℃水浴中搅拌溶解H₃BO₃，待H₃BO₃溶解完全后，加入HNO₃，HNO₃加入的量等于已有H₃BO₃溶液的体积，然后加入上述称量好的SrCO₃、Sm₂O₃和适量的柠檬酸，将其置于90℃水浴中加热，直到成为凝胶为止，然后将凝胶置于可控电炉上蒸发去除水分继续加热至自发燃烧；接着取出燃烧后的试样研磨，然后放入880℃高温炉中煅烧3h，即可得到粉红色荧光粉SrB₄O₇:Sm²⁺。

溶胶-凝胶法制备的SrB₄O₇:Sm²⁺荧光强度较高温固相法合成的要强，且峰更尖锐，更适合做高温高压光学传感材料。

附图说明

图1为SrB₄O₇标准图谱；

图2为溶胶-凝胶合成SrB₄O₇:Sm²⁺图谱；

图3为高温固相合成SrB₄O₇:Sm²⁺图谱；

图4为高温固相荧光光谱；

图5为高温固相荧光光谱；

图6为溶胶-凝胶荧光光谱；

图7为溶胶-凝胶荧光光谱；

图8为不同压力下的荧光光谱；

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。