[发明专利]一种铒和镱双掺杂铌酸锂上转换材料及其制备方法和在光学温度传感器中的应用

说明书

本发明涉及一种铒和镱双掺杂铌酸锂上转换材料及其制备方法和在光学温度传感器中的应用。本发明提供的制备方法为高温水热法，制备过程简单；制备得到的铒和镱双掺杂铌酸锂上转换材料为微米颗粒，在980nm激光激发下，随着温度的变化，铒和镱双掺杂铌酸锂上转换材料绿光波段（²H_11/2→⁴I_15/2和⁴S_3/2→⁴I_15/2）的荧光强度比呈现有规律的变化，由此把温度信号转换为光学信号；利用稀土离子荧光强度比（FIR，Fluorescence Intensity Ratio）技术得到铒和镱双掺杂铌酸锂上转换材料的最大温度灵敏度为0.0094K^‑1，从而使其可以应用于光学温度传感器中。

技术领域

本发明属于光学材料技术领域，具体涉及一种铒和镱双掺杂铌酸锂上转换材料及其制备方法和在光学温度传感器中的应用。

背景技术

稀土离子上转换发光由于其优异的光学性能及在光子和光电领域的应用，例如固态激光器、光纤通讯、三维显示、光学传感器和太阳能电池，引起了广大科研人员的研究兴趣。温度对上转换发光过程，尤其是对无辐射跃迁过程，具有重要的影响。当稀土离子中存在“热耦合能级”时，即邻近两个上下能级之间的能级差在200-2000cm^-1范围内，温度升高可使稀土离子由热耦合能级中的低能级布居到高能级，导致上转换荧光强度随温度变化。光学温度传感器即是基于稀土离子这一特性的发展起来的。此技术是通过探测一种稀土离子中热耦合能级产生的上转换荧光强度比随温度的变化关系来表征环境中的温度，被称之为荧光强度比（FIR，Fluorescence Intensity Ratio）技术。相较于其他传统温度传感器技术，FIR技术由于其不受激发源和能谱损失的影响在温度探表现出高灵敏度和准确度，可使光学温度传感器应用于更苛刻的温度探测环境下。目前还未有微米级稀土离子掺杂铌酸锂上转换材料应用于光学温度传感器中的相关报导。

因此，开发一种微米级铒和镱双掺杂铌酸锂上转换材料，利用FIR技术进行温度探测，可弥补其在光学温度传感器方面的研究空白，进一步扩宽其应用范围。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的微米级铒和镱双掺杂铌酸锂上转换材料在光学温度传感器应用方面的研究空白，本发明利用荧光强度比技术（（FIR，FluorescenceIntensity Ratio）技术研究铌酸锂上转换材料热耦合能级对荧光强度随温度变化而变化情况，实现该材料在光学温度传感器中的应用。

本发明的另一目的在于提供一种铒和镱双掺杂铌酸锂上转换材料的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述制备方法制备得到的铒和镱双掺杂铌酸锂上转换材料。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种铒和镱双掺杂铌酸锂上转换荧光粉体在光学温度传感器中的应用。

本发明利用铒和镱双掺杂铌酸锂上转换荧光粉体能够在不同的温度下产生不同的荧光强度比来拓宽其在光学温度传感器中的应用。

优选地，所述铒和镱双掺杂铌酸锂上转换荧光粉体为颗粒状，粒径为1~2μm。

颗粒状的铒和镱双掺杂铌酸锂上转换荧光粉体由于其小尺寸，可以应用于微观领域如细胞等。

一种铒和镱双掺杂铌酸锂荧光粉体的制备方法，包括如下步骤：

S1：将铒源、镱源、铌源和锂源溶解得到混合溶液；所述铒源、镱源、铌源和锂源的摩尔比为1~3.464:3~8.661:44.75~54.45:116.3~141.5；

S2：所述混合溶液于260~270℃下反应12~72h，冷却，离心，洗涤，干燥后得沉淀物；