[发明专利]一种荧光变色的光学测温材料及其制备方法、应用

说明书

本发明提出了一种荧光变色的光学测温材料，结构通式为Ca_3‑m‑nSr_mZnLi(VO₄)₃:Eu_n³⁺，Eu³⁺为激活离子，采用高温固相法制备，该材料在紫外光有效激发下，基质本身的[VO₄]^3‑基团与激活离子Eu³⁺作为双发光中心同时发出各自的特征光谱。由于这两个发光中心的热猝灭性质不同，该材料的发光颜色对应的色坐标(x,y)随温度的变化满足直线方程轨迹，基于此，可以利用紫外光激发下的荧光变色来粗略的定性标定温度。同时，通过监测这两个特征光谱，利用双发光中心的荧光强度比来精确的定量标定温度。与现有技术相比，本发明可利用荧光变色粗略标定温度，可利用双发光中心的荧光强度比精确标定温度，测温范围宽，信号检测甄别度大。本发明还提出该荧光变色的光学测温材料的制备方法及应用。

技术领域

本发明属于光学测温材料领域，尤其涉及一种荧光变色的光学测温材料及其制备方法、应用。

背景技术

基于荧光强度比技术被应用于温度传感，是一种前景良好的光学温度传感技术。相对于绝对发光强度的测温方案，测量荧光强度比可以有效避免在测量过程中的荧光损失、激发光源强弱等因素引起的测量误差。其中，最具有代表性是基于单一稀土发光离子热耦合能级的荧光强度比测温方案。对于热耦合能级荧光强度比测温技术而言，要满足热耦合的条件，热耦合能级的能级间隔必须要介于200cm^-1～2000cm^-1之间。

然而，测温灵敏度正比于热耦合能级的能级差。因此，单纯通过寻找更大的“热耦合能级”能级差来实现测温灵敏度的提高的方法得到的效果不理想，同时测温灵敏度正比于热耦合能级的能级差，也是利用热耦合能级荧光强度比实现温度传感的局限性。因此，热耦合条件限制了单一稀土发光离子热耦合能级的荧光强度比测温方案探测灵敏度和信号检测甄别度的进一步提升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种荧光变色的光学测温材料及其制备方法、应用，以突破仅利用单一稀土离子发光的稀土离子热耦合能级荧光强度比，测温度灵敏度的局限性。本发明通过在自激活荧光材料中掺杂一种稀土发光离子，通过利用基质自身发光和稀土激活离子发光对温度的不同敏感度，以实现双发光中心荧光强度比测温技术方案，最终实现可荧光变色的高灵敏度的光学测温，突破了仅仅利用单一稀土离子发光的稀土离子热耦合能级荧光强度比测温灵敏度的局限性。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

本发明提出了一种荧光变色的光学测温材料，其结构式的通式为：Ca_3-m-nSr_mZnLi(VO₄)₃:Eu_n³⁺，其中Eu³⁺为激活离子；m≥0，n≥0，m+n<3。

优选地，m≤0.5。

优选地，0.002≤n≤0.02。

本发明提出了一种荧光变色的光学测温材料的制备方法，包括以下步骤：

S1：采用高温固相法，按照所述通式称取相应的原料；

S2：研磨均匀混合所述原料获取混合物；

S3：在空气中焙烧该混合物，之后冷却、研磨，获取所述荧光变色的光学测温材料。

优选地，所述原料包括含钙的化合物、含锶的化合物、含锌的化合物、含铕的化合物、含锂的化合物及含钒的化合物。

优选地，在步骤S3中，所述焙烧温度为700℃-1000℃；所述焙烧时间为2h-10h。