[发明专利]基于铕和锰元素的温度传感材料及其制备和应用方法

说明书

本发明公开了一种基于铕和锰元素的温度传感材料及其制备和应用方法，本温度传感材料具有(Ca_14‑m‑xSr_m)(Al_10‑n‑yGa_n)(Zn_6‑tMg_t)O₃₅:Eu_x³⁺,Mn_y⁴⁺的原子比组成。本制备方法在常压和空气气氛下合成温度传感材料，无需还原气氛合成，简单安全。本应用方法的三价铕Eu(Ⅲ)和四价锰Mn(Ⅳ)作为双发光中心同时发出各自的特征光谱，其积分发光强度比值随温度改变呈现有规律的变化，并且可以使用标准工作曲线来拟合，通过检测三价铕Eu(Ⅲ)和四价锰Mn(Ⅳ)两个波长相距较远的特征发射峰，从而获得较高的信号甄别度，避免了检测信号的相互干扰。本发明可精确标定温度，测温范围宽，信号检测甄别度大。

技术领域

本发明涉及温度传感技术领域，尤其涉及一种基于铕和锰元素的温度传感材料及其制备和应用方法。

背景技术

温度的精确测量在科学研究、技术应用、日常生活以及各行各业都具有非常重要的意义。伴随5G技术以及物联网技术的高速发展和进步，对温度传感器的特性提出了更高的要求。在这种背景下，以光学温度传感技术为代表的非接触式温度探测逐渐成为研究的热点。

在一定温度范围内发光材料的某些光学特性会伴随着温度的变化而改变，因此可以利用发光材料光学特性的改变来标定和探测温度。其中最具代表性的是采用荧光强度比测温，目前常规的利用荧光强度比测温的方法是选取单一稀土离子作为荧光激活剂掺杂到主体基质中，然后选取该发光离子位置比较接近的两个能级作为热耦合对而实现测温。为了满足热耦合的这个必要条件，热耦合的能级必须局限在一个较小的范围以内。然而测温灵敏度正比于热耦合的能级差。因此，该技术所获得的测温灵敏度无法满足高精度测量的要求，并且也无法实现测温灵敏度和信号甄别度的同时优化和提升。

为此，研发一种新的基于发光材料的高灵敏度温度传感方法具有非常重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于铕和锰元素的温度传感材料及其制备和应用方法，本温度传感材料克服传统荧光强度比测温的缺陷，通过铕和锰元素的双发光特性使得测温材料具有高灵敏度，且制备方法简单安全，利用双发光中心的荧光强度比可精确标定温度，具有测温范围宽，信号监测甄别度大的特点。

为解决上述技术问题，本发明基于铕和锰元素的温度传感材料具有以下列通式（1）表示的原子比组成：

(Ca_14-m-xSr_m)(Al_10-n-yGa_n)(Zn_6-tMg_t)O₃₅:Eu_x³⁺,Mn_y⁴⁺ （1）

其中，(Ca_14-m-xSr_m)(Al_10-n-yGa_n)(Zn_6-tMg_t)O₃₅为无机氧化物主体基质，Eu_x³⁺,Mn_y⁴⁺为掺杂入无机氧化物主体基质的激活剂，无机氧化物主体基质组成需满足化合价和电荷平衡，m、n和t分别代表无机氧化物主体基质的组成含量参数，x和y分别代表激活剂的掺杂含量，m、n和t满足如下条件：0≤m≤1,0≤n≤1,0≤t≤1；x和y满足如下条件：0.001≤x≤0.3,0.001≤y≤0.3。

进一步，所述温度传感材料具有以下列通式（2）表示的原子比组成：