[发明专利]基于三价铽和三价铕共掺杂的温度传感材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种基于三价铽和三价铕共掺杂的温度传感材料，其特征在于该温度传感材料化学组成通式为Basubgt;9/subgt;Ysubgt;1.94‑x/subgt;Sisubgt;6/subgt;Osubgt;24/subgt;:0.06Tbsupgt;3+/supgt;,xEusupgt;3+/supgt;，x为掺杂铕离子的摩尔比系数，取值范围为：0.01≤x≤0.06；采用高温固相法制备，该温度传感材料具有高灵敏度、高信号甄别度特征，同时具有较宽的温度检测范围。

技术领域

本发明涉及温度传感技术领域，尤其涉及一种基于三价铽和三价铕共掺杂的温度传感材料及其制备方法和应用。

背景技术

温度是基础的物理参数，能够反映物质和体系的基本状态，它的准确测量与科学研究、工业生产、生物治疗、气象监测密切相关。根据被测对象或体系的所处环境、温度分布范围，需要利用不同的测温方法。目前广泛应用的测温方法包括膨胀式测温、热电偶测温、热电阻测温以及辐射式测温。膨胀式测温虽然结构简单、造价低廉但是存在示数难以转变为电信号，难以集成进自动控制系统的问题。热电偶以及热电阻需要在被测点、参考点以及仪表之间建立物理连接，会在一定程度上影响测试准确性。因此，伴随电子信息技术高速的发展与进步，人们对温度传感器的特性提出了新的要求，以光学温度传感器技术为代表的非接触式温度探测逐渐成为了研究的重点。

荧光光谱测温方法属于辐射式测温，它是利用发光材料的某种特性，例如发射峰位置、荧光强度、偏振各向异性以及荧光寿命等随温度的变化而发生改变来标定温度。荧光强度比(FIR)测温技术采用2个或2个以上的发射峰，通过强度比值随温度的变化来标定温度。这种方式能够克服周边环境、激发光功率波动、荧光损失、光路传输过程损耗等非温度因素的影响，大大提高了温度测量的精准度和灵敏度。此外，该技术还适用于无法使用热电偶或热电阻的环境或存在强电磁干扰等场合下的精准温度测定。FIR测温技术为了符合玻尔兹曼分布规则来实现温度测量，TCL能极差应在200-2000cm^-1间。已有报道中具有应用前景的单掺杂型的温度传感荧光粉主要以Er³⁺为发光中心，利用Er³⁺两个热耦合能级(⁴S_3/2和²H_11/2)发光的强度比来实现对温度的测量，但这两个热耦合能级都是绿光，颜色相近，难以通过颜色变化直观反应温度的变化。

另外，公开号为CN111534297A，名称为“三种分别基于不同羧酸配体的铕铽共掺荧光探针及薄膜在温度传感中的应用”的对比文件中记载了“分别基于4,4-二羧基二苯醚-铕铽共掺、对苯二甲酸-铕铽共掺、4,4-联苯二甲酸-铕铽共掺的三种荧光探针，以及基于该三种荧光探针的薄膜，并为该三种薄膜寻找一种新的应用”，公开了掺杂铕铽的荧光探针，但是该专利文献所获得的荧光探针的灵敏度还需要进一步的提高，同时对比文件中所能应用检测的温度范围为25-200℃，而高于200℃的温度传感材料的研究尚未报道；同时上述公开的对比文件中其是利用稀土离子作为中心离子，然后将有机小分子对其进行组装形成框架结构。该种成分材料因为有小分子有机成分，存在的缺陷是热稳定性不好，高温下容易破坏结构并无法在高温条件下应用。

因此，开发出一种新的基于FIR测温技术的温度传感材料具有非常重要的意义。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于三价铽和三价铕共掺杂的温度传感材料及其制备方法和应用，该温度传感材料具有高灵敏度、高信号甄别度特征，同时具有较宽的温度检测范围。

为了实现上述目的，本发明进一步的技术方案为：

较为具体地，本发明第一方面提供了一种基于三价铽和三价铕共掺杂的温度传感材料，该温度传感材料化学组成通式为Ba₉Y_1.94-xSi₆O₂₄:0.06Tb³⁺,xEu³⁺，x为掺杂铕离子的摩尔比系数，取值范围为：0.01≤x≤0.06。