一种钨酸钪/氧化钇复合荧光温度传感材料的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种钨酸钪/氧化钇复合荧光温度传感材料的制备方法。本发明专利技术制备方法简单，制得的钨酸钪/氧化钇复合材料Sc

Preparation of scandium tungstate / yttrium oxide composite fluorescent temperature sensor material

【技术实现步骤摘要】
一种钨酸钪/氧化钇复合荧光温度传感材料的制备方法
本专利技术涉及光电功能材料
，具体为一种钨酸钪/氧化钇复合荧光温度传感材料的制备方法。
技术介绍
温度作为最重要的物理参数之一，在工业、生物、食品、医药、电子等许多科研领域都需要快速、稳定的测量，但随着时间的发展，传统的温度计已不能满足实时、高空间分辨率和远程监测的要求。荧光温度传感作为一种很有前途的无创测温技术，其在空间和温度分辨率、温度显示能力、通用性和可靠性等方面都具有优于传统温度传感技术的性能。而其中通过监测温度引起的两种不同发射的相对强度比的变化进行温度传感的荧光温度计材料，由于可以有效地消除环境和仪器误差，从而在过去的几十年中得到了广泛的研究和应用。然而，通常的荧光温度计材料具有热稳定性差、荧光热猝灭严重等问题，严重限制了其在高温区域的应用。因此，设计与制备一种可以在高温下工作的荧光温度传感材料，对于温度传感领域具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术提出了一种钨酸钪/氧化钇复合荧光温度传感材料的制备方法。该方法制备出的Sc2(WO4)3：Yb3+/Er3+&Y2O3：Yb3+/Er3+(S&Y)复合材料具有较宽的荧光温度传感范围，在0-800℃的温度区间均可有效进行温度传感。在293K-1073K的温度区间内，随着温度的升高，荧光颜色由红色迅速转变为绿色，并且在各个温度点有对应的荧光颜色。由于该复合材料的荧光具有超快的响应速度和极高的绝对灵敏度(0.6K-1)，因此可以根据预制的比色卡，通过和该复合材料的荧光颜色进行比较，从而简便、快速、准确地得到被测物体的温度，并且可以运用于高温区的温度快速检测。本专利技术提供一种钨酸钪/氧化钇复合荧光温度传感材料的制备方法，技术方案如下：一种钨酸钪/氧化钇复合荧光温度传感材料，化学式表达为Sc2(WO4)3：Yb3+/Er3+&Y2O3：Yb3+/Er3+(S&Y)，Sc2(WO4)3：Yb3+/Er3+与Y2O3：Yb3+/Er3+的质量比4∶1～8∶1，所述复合荧光材料的荧光温度范围为293K-1073K，所用激荧光波长为980nm。所述的钨酸钪/氧化钇复合上转换荧光温度传感材料的制备步骤为：A)适量氧化钨、钪盐、镱盐、铒盐于研钵中研磨均匀，将得到的粉末于马弗炉中进行高温反应，随后研磨均匀并复烧一次，即可得到Sc2(WO4)3：Yb3+/Er3+，研磨后备用。所述镱盐的物质的量为总量的18％，铒盐的物质的量为总量的2％；所述的钪盐、镱盐和铒盐的总量与氧化钨的摩尔比为2∶3。B)适量钇盐、镱盐与铒盐于烧杯中配成水溶液，再加入过量氢氧化钠并持续强力搅拌，之后离心得到白色固体。将白色产物洗涤并烘干，随后于马弗炉汇中高温烧结，得到Y2O3：Yb3+/Er3+，收集备用。C)将上述制得的Sc2(WO4)3：Yb3+/Er3+与Y2O3：Yb3+/Er3+粉末按一定比例混合研磨，随后分散在乙醇中加热搅拌直至乙醇完全挥发，即制得Sc2(WO4)3：Yb3+/Er3+&Y2O3：Yb3+/Er3+(S&Y)复合材料。所述的步骤A)中，钪盐为Sc2O3、Sc2(CO3)3、Sc(CH3COO)3中任意一种；镱盐为Yb2O3、Yb2(CO3)3、Yb(CH3COO)3中任意一种；铒盐为Er2O3、Er2(CO3)3、Er(CH3COO)3中任意一种。马弗炉中进行的高温反应条件为1100℃下反应12h，马弗炉中进行的复烧条件为1100℃下反应12h。所述的步骤B)中钇盐为YCl3、Y(NO3)3·6H2O、Y(CH3COO)3中任意一种；镱盐为YbCl3、Yb(NO3)3·5H2O、Yb(CH3COO)3中任意一种；铒盐为ErCl3、Er(NO3)3·5H2O、Er(CH3COO)3中任意一种。马弗炉中进行的烧结条件为1100℃下反应6h。所述的步骤C)中Sc2(WO4)3：Yb3+/Er3+与Y2O3：Yb3+/Er3+粉末的质量比为4∶1～8∶1。加热搅拌过程所使用温度60℃-80℃，搅拌速率500r/min-1000r/min。所述的钨酸钪/氧化钇复合材料具有作为上转换荧光温度传感的应用。所述的上转换荧光温度传感为：在293K-1073K的温度范围内，用激荧光照射荧光温度传感复合材料，根据该材料在不同温度条件下荧光颜色的变化，且确定的温度点有对应的确定荧光颜色进行的温度传感。可以通过预先进行在固定温度拍摄数码照片，计算各照片发光区域的平均RGB值，并在此基础上绘制色度卡，随后便能通过实时的材料荧光摄像，快速、便利地得知待测温度，从而进行温度传感。本专利技术的优点为：(1)本专利技术的钨酸钪/氧化钇复合荧光温度传感材料具有较大的温度传感范围，测试温度可以达到1073K，材料发光在高温下不会发生荧光猝灭，而是发生荧光颜色变化。随着温度升高，该复合材料中Sc2(WO4)3：Yb3+/Er3+组分贡献的绿色荧光强度增强，而Y2O3：Yb3+/Er3+组分贡献的红色荧光强度减弱，从而使得该复合材料的上转换荧光颜色从红色逐渐变为绿色。(2)本专利技术的制备过程C)中，Sc2(WO4)3：Yb3+/Er3+与Y2O3：Yb3+/Er3+粉末可以按照给出范围内的任意质量比进行物理混合，从而可以调节复合材料的发光颜色随着温度升高的变化速率，Sc2(WO4)3：Yb3+/Er3+的比例越高，复合材料荧光颜色由红变绿的速率越快。(3)本专利技术的制备方法简单，原料易得。制备出的钨酸钪/氧化钇复合材料在从低温到高温的变温过程中，荧光有良好的可逆性。并且在进行多次低、高温之间的变温循环后，各个温度点的荧光颜色以及荧光颜色变化规律仍然相同。因此，该复合材料可以应用于293K-1073K这一较大温度区间中。(4)本专利技术具有作为上转换荧光温度传感的应用。可以通过预先拍摄固定温度下材料的荧光数码照片，计算各照片的平均RGB值，并在此基础上绘制色度卡，便能通过实时的材料荧光摄像，快速、简便地知道待测物体的温度，从而进行温度传感。因此，本专利技术解决了通常的荧光温度计材料热稳定性差、荧光热猝灭严重等问题。该材料在较宽的温度区域内，随着温度增高，荧光颜色由红变绿，从而使其可以作为温度传感材料进行快速、便捷的温度测定。附图说明图1为本专利技术实施例4中钨酸钪/氧化钇复合材料在293K-1073K温度范围的荧光光谱图。图2为本专利技术实施例4中钨酸钪/氧化钇复合材料在293K-1073K温度范围内，发光颜色红绿比随着温度的变化图。图3为本专利技术实施例4中钨酸钪/氧化钇复合材料在293K-1073K温度范围的荧光照片。图4为本专利技术实施例5中钨酸钪/氧化钇复合材料经历293K-1073K的高低温循环，五个循环的发光红绿比随温度的变化图。图5为本专利技术实施例6中钨酸钪/氧化钇复合材料在293K-1073K温度下制备的温度“比色卡”。具体实施方式实施例1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钨酸钪/氧化钇复合荧光温度传感材料，化学式为Sc

【技术特征摘要】
1.一种钨酸钪/氧化钇复合荧光温度传感材料，化学式为Sc2(WO4)3：Yb3+/Er3+&Y2O3：Yb3+/Er3+(S&Y)，其特征在于，所述的稀土发光材料中，Sc2(WO4)3：Yb3+/Er3+与Y2O3：Yb3+/Er3+的质量比4∶1～8∶1，所述复合发光材料的发光温度范围为293K-1073K，所用激发光波长为980nm。


2.一种权利要求1所述的钨酸钪/氧化钇复合发光温度传感材料的制备方法，其特征在于，制备步骤为：A)适量氧化钨、钪盐、镱盐、铒盐于研钵中研磨均匀，将得到的粉末于马弗炉中进行高温反应，随后研磨均匀并复烧一次，即可得到Sc2(WO4)3：Yb3+/Er3+，研磨后备用。所述镱盐的物质的量为总量的18％，铒盐的物质的量为总量的2％；所述的钪盐、镱盐和铒盐的总量与氧化钨的摩尔比为2∶3；B)适量钇盐、镱盐与铒盐于烧杯中配成水溶液，再加入过量氢氧化钠并持续强力搅拌，之后离心得到白色固体。将白色产物洗涤并烘干，随后于马弗炉汇中高温烧结，得到Y2O3：Yb3+/Er3+，收集备用；C)将上述制得的Sc2(WO4)3：Yb3+/Er3+与Y2O3：Yb3+/Er3+粉末按一定比例混合研磨，随后分散在乙醇中加热搅拌直至乙醇完全挥发，得到Sc2(WO4)3：Yb3+/Er3+&Y2O3：Yb3+/Er3+(S&Y)复合材料。

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【专利技术属性】
技术研发人员：黄岭，殷丽莎，魏阳，周洁，华廷伟，谢小吉，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32