一种温度传感材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种温度传感材料及其制备方法和应用，所述温度传感材料包括空心二氧化硅纳米球，所述空心二氧化硅纳米球内部封装有CsPbCl

【技术实现步骤摘要】
一种温度传感材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及温度传感
，尤其是一种温度传感材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]在日常生产、生活中，诸多物理、化学过程都会伴随着温度变化及与温度密切相关，而且温度也是确定物质存在形式的重要物理量之一。温度的有效测量也在医疗、工业、农业及科学研究等多领域均起到重要作用。然而目前温度的有效测定及快速传感仍然是一项重要且需要长期研究的重要科学课题之意，尤其是物体内部、反应体系内部及曲面温度场的温度分布及精度监控尤为困难。而目前用于温度测量的方法及仪器也相对较多，主要是以传统的封装液体温度计、热电偶型的温度传感器及光学传感器等为主。上述传统传感器均存在一定的缺点，在苛刻环境条件下难以应用，而且需要较高的热交换速率以满足快速的热平衡，因此温度测定的准确性也受到了一定影响。
[0003]而具有荧光特性的温度传感器具有诸多传统温度传感器所不具备的特定，如响应快速，非接触式测定，温度传感灵敏度高等特点，因此在活体细胞成像、空气动力学研究及食品外包装材料等诸多方面具有广泛的应用潜力。而大部分的荧光分子和材料都具有温度响应特点，这是由于Boltzmann分布和材料的能级结构对温度的影响造成，而且温度的改变也会对材料的荧光强度、寿命及光谱特征峰产生很大影响，因此单一单元的温度传感器往往对生物组织及穿透性都较大，因此极大的限制了传感器在生物分析领域的应用。因此，发展新型的复合型荧光材料用于温度快速传感，并创建高效、准确的温度检测体系对于多领域中温度的有效快速检测具有重要意义。
[0004]中国专利技术专利申请CN 110887811 A公开了一种用于激光湿度传感器的钙钛矿基复合材料，所述复合材料包括微米级疏水分子筛及负载在所述疏水分子筛表面的钙钛矿纳米粒子，所述微米级疏水分子筛具有散射作用，该方案解决了发光湿度传感器灵敏度不高，钙钛矿材料在空气中结构容易被破坏导致器件性能下降甚至失效难于实现器件民用化的难题。然而，基于温度快速传感的材料难以开发，如CsPbBr
x
Cl
3-x
系列材料在水相及空气条件不稳定，容易发生坍塌从而造成荧光稳定性降低及传感性能不稳定等情况。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服现有的荧光材料稳定性差，温度传感特性不稳定的问题，提供一种温度传感材料。通过将CsPbBr
x
Cl
3-x PNCs封装于空心二氧化硅纳米球内可以有效的提升其稳定性及可应用范围，并且在结合K2SiF6:Mn
4+
和乙烯-醋酸乙烯共聚物成膜之后，可以进一步提高薄膜的稳定性，实现温度快速传感的特性，从而可以达到对温度的高灵敏度、快速传感分析的效果。
[0006]本专利技术还提供所述温度传感材料的制备方法，包括获得空心二氧化硅纳米球，利用获得的空心二氧化硅纳米球封装前驱体溶液，获得CsPbCl
x
Br
3-x@
SiO2；与K2SiF6:Mn
4+
及乙烯-醋酸乙烯共聚物混合，形成复合包裹。
[0007]本专利技术还提供所述温度传感材料的应用，用于温度传感分析。
[0008]最后，本专利技术还保护采用所述温度传感材料制成的薄膜，或者采用所述温度传感材料的制备方法制备得到的薄膜，来获得的温度传感器，其具有温度快速传感的优势，无需接触被观测对象，利用荧光特性的线性相关特征，可以快速对温度进行分析。
[0009]具体方案如下：
[0010]一种温度传感材料，所述温度传感材料包括空心二氧化硅纳米球，所述空心二氧化硅纳米球内部封装有CsPbCl
x
Br
3-x
，其中，0＜x＜3，所述空心二氧化硅纳米球外部包裹K2SiF6:Mn
4+
及乙烯-醋酸乙烯共聚物形成的复合层。
[0011]进一步的，所述空心二氧化硅纳米球的内径为20-35nm，其内部封装的CsPbCl
x
Br
3-x
中x＝1-2；
[0012]任选的，所述空心二氧化硅纳米球外部包裹的所述复合层中，K2SiF6:Mn
4+
及乙烯-醋酸乙烯共聚物的质量比为0.01-5：5-100；
[0013]任选的，所述温度传感材料具有荧光特性，可以被波长范围450-520nm的光激发并发射出荧光。
[0014]本专利技术还保护所述温度传感材料的制备方法，包括以下步骤：
[0015]步骤1：获得空心二氧化硅纳米球；
[0016]步骤2：按照化学计量比称取CsBr、PbCl2与PbBr2，加入到第二溶剂中形成前驱体溶液，之后加入步骤1中所述空心二氧化硅纳米球，所述空心二氧化硅纳米球均匀浸润所述前驱体溶液，超声处理后进行真空干燥，获得CsPbCl
x
Br
3-x@
SiO2；
[0017]步骤3：将乙烯-醋酸乙烯共聚物溶解到第三溶剂中，加入K2SiF6:Mn
4+
及步骤2中获得的CsPbCl
x
Br
3-x@
SiO2，超声处理后进行干燥，获得所述温度传感材料。
[0018]进一步的，所述步骤1中，空心二氧化硅纳米球的制备方法包括：将表面活性剂、水、盐酸混合均匀后，加入第一溶剂，搅拌得到乳液；向所述乳液中加入四乙氧基硅烷，反应完成后加入二甲基二甲氧基硅烷，反应结束后蒸干所述第一溶剂和水，得到的固体用无水乙醇和盐酸的混合溶液重新分散并回流处理，回流结束后离心，固体以无水乙醇洗涤，之后干燥获得空心二氧化硅纳米球。
[0019]进一步的，所述第一溶剂为1,3,5-三甲基苯，所述表面活性剂为普兰尼克F108，各物质的加量比例为，表面活性剂：水：盐酸：1,3,5-三甲基苯：四乙氧基硅烷量：二甲基二甲氧基硅烷＝0.2-1g：10-30mL：0.01-5mL：0.01-1.5g：0.01-2g：0.01-1.0g，所述无水乙醇和盐酸的混合溶液中无水乙醇和盐酸的体积比为10/1-50/0.5。
[0020]进一步的，所述步骤2中，CsBr、PbCl2与PbBr2称取时的化学计量比为1:(0-2):(1-2)；
[0021]任选的，所述步骤2中，第二溶剂为二甲亚砜，超声处理的时间为3-10min，
[0022]任选的，所述步骤2中，真空干燥的温度为130-160℃，时间为0.5-2h。
[0023]进一步的，所述步骤3中，第三溶剂为甲苯；
[0024]任选的，所述步骤3中，各物质加量的比例为，CsPbCl
x
Br
3-x
@SiO2：K2SiF6:M
n4+
：乙烯-醋酸乙烯共聚物＝0.01-10：0.01-5：5-100；
[0025]任选的，所述步骤3中，乙烯-醋酸乙烯共聚物溶解到第三溶剂形成溶液的浓度为50-200mg/mL。
[0026]本专利技术还保本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种温度传感材料，其特征在于：所述温度传感材料包括空心二氧化硅纳米球，所述空心二氧化硅纳米球内部封装有CsPbCl
x
Br
3-x
，其中，0＜x＜3，所述空心二氧化硅纳米球外部包裹K2SiF6:Mn
4+
及乙烯-醋酸乙烯共聚物形成的复合层。2.根据权利要求1所述温度传感材料，其特征在于：所述空心二氧化硅纳米球的内径为20-35nm，其内部封装的CsPbCl
x
Br
3-x
中x＝1-2；任选的，所述空心二氧化硅纳米球外部包裹的所述复合层中，K2SiF6:Mn
4+
及乙烯-醋酸乙烯共聚物的质量比为0.01-5：5-100；任选的，所述温度传感材料具有荧光特性，可以被波长范围450-520nm的光激发并发射出荧光。3.一种权利要求1或2所述温度传感材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：获得空心二氧化硅纳米球；步骤2：按照化学计量比称取CsBr、PbCl2与PbBr2，加入到第二溶剂中形成前驱体溶液，之后加入步骤1中所述空心二氧化硅纳米球，所述空心二氧化硅纳米球均匀浸润所述前驱体溶液，超声处理后进行真空干燥，获得CsPbCl
x
Br
3-x@
SiO2；步骤3：将乙烯-醋酸乙烯共聚物溶解到第三溶剂中，加入K2SiF6:Mn
4+
及步骤2中获得的CsPbCl
x
Br
3-x@
SiO2，超声处理后进行干燥，获得所述温度传感材料。4.根据权利要求3所述温度传感材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1中，空心二氧化硅纳米球的制备方法包括：将表面活性剂、水、盐酸混合均匀后，加入第一溶剂，搅拌得到乳液；向所述乳液中加入四乙氧基硅烷，反应完成后加入二甲基二甲氧基硅烷，反应结束后蒸干所述第一溶剂和水，得到的固体用无水乙醇和盐酸的混合溶液重新分散并回流处理，回流结束后离心，固体以无水乙醇洗涤，之后干燥获得空心二氧化硅纳米球。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭志勇，黄艺鹏，张晨，陈曦，
申请(专利权)人：厦门大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：