[发明专利]荧光温度探针材料

说明书

本发明属于无机发光材料领域。荧光温度探针材料，包括纳米晶壳层、纳米晶中间层和纳米晶核，纳米晶核中掺杂荧光强度随温度升高而降低的Tm³⁺离子，纳米晶壳层中掺杂荧光强度随温度升高而升高的Er³⁺离子，中间层纳米晶为减少Tm³⁺离子和Er³⁺离子的交叉驰豫的惰性层。该荧光温度探针材料有利于促进非接触式温度传感技术的进一步发展。

技术领域

本发明属于无机上转换发光材料领域，涉及一种荧光温度探针材料。

背景技术

基于稀土离子发光特性的测温研究的理论和方法已经日趋成熟，近几年来涌现出大量的测温方法。稀土离子用于测温研究属于非接触式温度探测，即将对温度有光学响应的物质分散在被测物体中或涂抹在被测物体的表面，并通过测量其发光性质对温度进行测量的测温方式。目前的测温方法主要有强度比测温，荧光寿命测温，上升沿测温和绝对强度测温等多种方法。其中，荧光强度比测温优势在于通过变化趋势不同的两个发光峰的对比来消除或部分消除一些对被测峰有相同作用的外界条件的影响，从而减弱外界条件引起的探测误差。此外，该方法对测量条件和环境的依赖性不大，不受测量角度或被测物体表面性质的影响，从而得到广泛研究。但是目前该方法存在一定的局限性，即选用单一稀土离子发光时(Er³⁺的²H_11/2和⁴S_3/2热耦合能级)，所得灵敏度比较低；而选用两种不同稀土离子时，需要荧光强度变化足够大，否则易产生较大的相对误差。

发明内容

本发明的目的是公开一种新型上转换纳米荧光温度探针材料，借助于调控上转换纳米材料的显微结构，以及Er³⁺离子和Tm³⁺离子不同的依赖于温度的荧光特性，获得具有较高灵敏度的上转换纳米探针材料。

为了实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案：荧光温度探针材料，包括纳米晶壳层、纳米晶中间层和纳米晶核，纳米晶核是Na₃HfF₇:xYbyTm，纳米晶壳层是Na₃ZrF₇:mYbnEr；x的离子掺杂浓度是20-80％，y的离子掺杂浓度是0.5-2％，m的离子掺杂浓度是20-80％，n的离子掺杂浓度是20-40％。

作为优选，纳米晶核中掺杂荧光强度随温度升高而降低的Tm³⁺离子，纳米晶壳层中掺杂荧光强度随温度升高而升高的Er³⁺离子，中间层纳米晶为减少Tm³⁺离子和Er3+离子的交叉驰豫的惰性层。

作为优选，纳米晶中间层是纳米晶中间层是Na₃HfF₇。

荧光温度探针材料的制备方法，包括下述步骤：

(1)将(1-x-y)毫摩尔乙酰丙酮铪，x毫摩尔乙酸镱，y毫摩尔乙酸铥，8毫升油酸加入到三颈烧瓶中，在氮气的保护条件下，在150℃的温度下保温1小时后，向三颈烧瓶中加入12毫升十八烯，在155℃的温度下继续保温1小时，得到澄清溶液A；待A溶液自然冷却到室温后，将8毫升含有3毫摩尔氟化铵的甲醇溶液逐滴加入到A溶液中，然后在80℃保温半小时；待甲醇溶液全部挥发之后，迅速升温到270℃，并在此温度下保温90分钟，然后自然冷却到室温；将所得纳米晶用乙醇和环己烷混合液洗涤，最后将Na₃HfF₇:xYbyTm纳米晶保存在4ml环己烷中备用；