[发明专利]一种荧光温度探针材料

说明书

本发明属于无机发光材料领域。一种荧光温度探针材料，包括纳米晶壳层、纳米晶中间层和纳米晶核，所述纳米晶壳层是NaLuF₄:jYbkEr，纳米晶核是NaGdF₄:xYbyTmzLi。该荧光温度探针材料在降低荧光信号检测误差的同时，具有较高的灵敏度。

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

传统的基于热接触式温度探测，例如玻璃液体温度计、热电偶、电阻温度计等，由于其内在属性的性质，难以在腐蚀性、电磁干扰等环境下使用，亦或是对微小电子元器件、生物细胞、快速移动物体内的测量。因而，发展具有响应快、空间和温度分辨率高、可远程测量的非接触式温度传感器具有重要的科学价值与现实意义。其中，荧光温度探测是通过表征荧光体的荧光强度、荧光衰减寿命或者发射峰位置随温度的变化来实现温度探测，是一种新颖的非接触式温度检测技术。基于荧光强度比的温度探针材料，目前主要有两种，即单一稀土离子的发光和两种不同稀土离子的发光。前者利用稀土离子发射峰位置比较接近的两个能级作为热耦合能级对，如Er³⁺的²H_11/2和⁴S_3/2热耦合能级，但由于两个对比的发射波长均来源于同一稀土离子，因而表现出较低的灵敏度。后者则选择两种热耦合差异较大的离子，通过测量其荧光强度比来实现温度的探测，但其存在一定的检测误差。

发明内容

本发明的目的是公开一种荧光温度探针材料，借助于调控纳米材料的显微结构，在纳米晶核与纳米晶壳层中掺杂不同的稀土离子，使纳米晶核中的稀土离子的荧光强度随温度的上升而下降，纳米晶壳层中的稀土离子荧光强度随温度的上升而大幅增加，从而在降低荧光信号检测误差的同时，获得具有较高灵敏度的上转换温度探针材料。

为了实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案。

一种荧光温度探针材料，包括纳米晶壳层、纳米晶中间层和纳米晶核，所述纳米晶壳层是NaLuF₄:jYbkEr，纳米晶核是NaGdF₄:xYbyTmzLi；x的离子掺杂浓度是20-80％，y的离子掺杂浓度是0.5-2％、z的离子掺杂浓度是0-20％，j的离子掺杂浓度是20％-80％，k的离子掺杂浓度是1-5％。

作为优选，纳米晶壳层和纳米晶核分别掺杂不同的稀土离子，通过调控纳米材料的显微结构，使纳米晶核中的Tm³⁺离子的荧光强度随温度的升高而降低，纳米晶壳层中的Er³⁺离子的荧光强度随温度的升高而增加。

作为优选，纳米晶中间层是NaScF₄@NaYF₄:mYb；m的离子掺杂浓度是0-40％。

作为优选，z的离子掺杂浓度是1-20％，m的离子掺杂浓度是1-40％。

一种荧光温度探针材料的制备方法，包括下述步骤：

(1)将(1-x-y-z)毫摩尔乙酸钆，x毫摩尔乙酸镱，y毫摩尔乙酸铥，z毫摩尔乙酸锂，8毫升油酸加入到三颈烧瓶中，在氮气的保护条件下，在160℃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160℃的温度下继续保温1小时，得到澄清溶液A；待溶液A自然冷却到室温后，将8毫升含有3毫摩尔氟化铵和0.75毫摩尔氢氧化钠的甲醇溶液逐滴加入到溶液A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280℃，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NaGdF₄:xYbyTmzLi纳米晶保存在4ml环己烷中备用；