[发明专利]发光材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及稀土纳米光功能材料技术领域，尤其涉及一种发光材料及其制备方法和应用。本发明提供的发光材料包括发光核、中间惰性壳层、发光壳层和外层惰性壳层；制备方法包括制备发光壳层前驱体、中间惰性壳层或外层惰性壳层的前驱体，制备稀土三氟乙酸盐，制备三氟乙酸钠溶液、三氟乙酸钾溶液、三氟乙酸锂溶液、三氟乙酸钡溶液中的一种，依次合成发光核、中间惰性壳层、发光壳层和外层惰性壳层，制得发光材料。本发明提供的发光材料可以用于制备温度探针，通过掺杂不同的稀土元素在可见光波段实现多峰发射，通过调节惰性壳层的厚度实现发射光强弱的变化；本发明可以实现4‑300K范围内温度的准确测量。

技术领域

本发明涉及稀土纳米光功能材料技术领域，尤其涉及一种发光材料及其制备方法和应用。

背景技术

精准的温度测量在汽车、航空航天和国防、计量、气候、海洋研究、生物医学和纳米医学、电子、加热和冷却设备、生产工厂和食品存储等广泛领域都至关重要。传统测温手段通过与被测物体的直接物理接触获得温度值,如水银、热敏电阻等。水银温度计是大众熟知的测量体温手段，其通过与人体的直接接触达到测温的目的，因其生物毒性较大，通常采用玻璃封装的方式，且利用热胀冷缩原理达到热平衡的时间相对较长，测量部位与手法的不同也能显著改变测温的结果，如需对生物体更微观尺度下进行保证生物安全的测试则不能采用此种类似测温手段。热敏电阻等利用热电效应进行测温的手段通常用在各类电子仪器中，其拥有测温范围广、响应快、分辨率高的优点，但基于热电材料本身的特性，通常需要电极导线等外部配件的参与，也可能因电磁响应影响从而降低其测量精度。

利用光学特性来测量温度被认为是一种极具发展潜力的方法，红外测温的出现解决了许多传统接触式测温的局限性问题，如探针材料在环境中的不耐受或潜在的污染性毒性等等，但其自身利用红外光不为人眼可见，需要专业的设备进行处理，在极低温如100K以下时可能发生测温失能。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的缺陷，提出一种发光材料及其制备方法和应用，能够实现非接触式的精准温度测量。

为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

本发明提供的一种发光材料，包括发光核、中间惰性壳层、发光壳层和外层惰性壳层，发光核用于实现红外波段激发下的上转换可见光发光，中间惰性壳层用于减少发光核表面缺陷以及阻隔发光核和发光壳层之间的能量传递，发光壳层用于实现区别于发光核的红外波段激发下的上转换发光，外层惰性壳层用于减少发光材料表面缺陷以增大发光强度。

优选地，发光核的大小为2-200nm，中间惰性壳层的厚度为0.4-300nm，所述发光壳层的厚度为0.4-300nm，所述外层惰性壳层的厚度为0.4-300nm。

优选地，发光核包括基质、敏化离子和激活离子，基质为NaReF₄、LiReF₄、KReF₄或BaReF₅，Re为Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的至少一种，敏化离子为Yb³⁺，激活离子为Ce³⁺、Pr³⁺、Sm³⁺、Eu³⁺、Tb³⁺、Dy³⁺、Er³⁺、Tm³⁺、Ho³⁺、Mn²⁺、Cr³⁺中的至少一种。

优选地，中间惰性壳层和所述外层惰性壳层的材料为CaF₂、BaF₂、LaF₃、YF₃、ZnF₂、NaYF₄、NaYbF₄、LiYF₄、KYF₄、NaGdF₄、NaLuF₄中的一种。