一种免光激发型温度传感材料、制备方法及温度传感方法技术

本发明专利技术提供了一种免光激发型温度传感材料、制备方法及温度传感方法，该免光激发型温度传感材料化学表达通式为(Sr

【技术实现步骤摘要】
一种免光激发型温度传感材料、制备方法及温度传感方法
本专利技术涉及一种免光激发型温度传感材料、制备方法及温度传感方法，属于温度传感材料

技术介绍
温度是工业生产和日常生活中最重要的参数之一，精确有效的温度测量有赖于精确和高效的温度传感。目前，根据传感原理的不同，温度传感的主要方式包括：(1)接触型传感：主要分为基于电阻变化的电阻型温度传感、基于体积变化的水银温度传感、基于电容变化的电容温度传感、基于热电势变化的热电偶温度传感；(2)非接触式传感：分为基于材料热辐射光谱变化的热辐射式温度传感和基于荧光光谱变化的荧光比例型温度传感。其中，荧光比例型温度传感技术是在光源激发下测定被照射体发出的荧光光谱，通过监测荧光光谱范围内两个或多个发光波长的荧光强度比值来确定材料所处的温度，具有响应速度快、非接触测量、抗电磁干扰和耐极端环境等一系列优点。例如，非专利文献1(袁宁，刘大宇，孙宏雪，张德龙，基于铒离子下转换绿色荧光的温度传感器，天津大学学报(自然科学与工程技术版)，2018，51卷，第3期：325-330)公开了一种SrGdGa3O7:Er3+材料，该材料在488nm激发下产生Er3+的4S3/2→4I15/2(550nm)和2H11/2→4I15/2(530nm)绿色荧光，利用这两个荧光的强度比实现光学温度传感；专利文件1(陈大钦，万忠义，刘珅，周洋，一类双激活离子掺杂双晶相玻璃陶瓷荧光温度探针材料及其制备方法，CN105198225B)公开了一类双稀土离子掺杂的玻璃陶瓷荧光温度探针材料。该玻璃陶瓷组分如下SiO2：3050mol％；Al2O3：1530mol％；NaF：020mol％；LiF：020mol％；ZnO：015mol％；ReF3：515mol％；Ga2O3：520mol％；LnF3：0.0012mol％；TM化合物：0.0012mol％，其中Ln为稀土离子发光中心；TM为过渡金属离子发光中心。在紫外光源激发下，该玻璃陶瓷中两种激活离子的发光强度比具有强烈的温度依赖发射，可作为自校准荧光温度传感材料；专利文献2(崔元靖，杨雨，钱国栋，徐绘，郁建灿，一种用于温度探测的双稀土金属-有机框架材料及其合成方法，CN102584873B)公开了一种双稀土金属有机框架材料，其结构式为：(EuxTb1-x)Ln，式中L为2，5－二甲氧基对苯二甲酸，2，5－二乙氧基对苯二甲酸，3，5－二甲氧基对苯二甲酸或3，5－二乙氧基对苯二甲酸，0＜X≤0.5，n＝1～4。该材料的合成仅需将含Eu3+和Tb3+的稀土盐与含有羧酸基团的有机配体L进行溶剂热反应即可完成，工艺简单，产率较高。该双稀土金属有机框架材料在紫外光源照射下同时具有Eu3+和Tb3+的特征发光峰，两发光峰(613nm和545nm)的强度比与温度具有良好的线性关系，从而实现自校准荧光温度传感。由此可见，目前现有的荧光比例型温度传感方式和材料都需要使用外部光源激发材料。在某些无法使用外部光源的场景例如生物体内、建筑物体内等，上述荧光比例型温度传感的温度传感方法将受到极大的限制。此外，使用外部激发光源将产生较强的背景荧光，对传感灵敏度产生影响。再者，外部激发光源也使得传感器件的整体构造较为复杂，成本提高。由此可见，开发一种免光激发型的温度传感材料和传感方法，可以提高温度传感灵敏度、简化器件结构、拓展温度传感方法范围，具有重要的实际意义。
技术实现思路
本专利技术提供了一种免光激发型温度传感材料、制备方法及温度传感方法，可以有效解决上述问题。本专利技术是这样实现的：一种免光激发型温度传感材料，其化学表达通式为(SrxM1-x)1-y-zZnSO:Tby,Euz，其中0≤x≤1，0<y<1，0<z<1且y+z<1，x，y，z表示摩尔百分含量；M表示为Sr的替代离子，选取Ca2+和Ba2+中一种或两种。作为进一步改进的，0<y≤0.1，0<z≤0.1。作为进一步改进的，所述免光激发型温度传感材料为应力发光材料，其544nm波段的应力发光强度与625nm波段应力发光强度比值与环境温度呈指数函数关系。一种上述的免光激发型温度传感材料的制备方法，包括以下步骤：S1，取Sr、M、Zn、Tb和Eu的化合物原料，按各元素化学计量比称取各原料，并加入助溶剂Li2CO3，研磨均匀，得到混合原材料；S2，将混合原材料在保护气氛或真空下升温至800～1200℃，保温10～48h，冷却到室温，研磨粉粹，即得到所述免光激发型温度传感材料。作为进一步改进的，Sr，M的化合物原料选用其碳酸盐或氧化物。作为进一步改进的，Zn的化合物原料选用其硫化物。作为进一步改进的，Tb和Eu的化合物原料选用选用其氧化物、氟化物、硝酸盐或碳酸盐。作为进一步改进的，所述助溶剂Li2CO3占混合原材料的质量分数为1～10％。一种温度传感方法，对上述免光激发型温度传感材料施加一定的机械作用使其产生应力发光，通过测量其544nm波段应力发光强度与625nm波段应力发光强度的比值来确定环境温度。作为进一步改进的，所述免光激发型温度传感材料的应用形态选自粉体颗粒、粉体颗粒与聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷或环氧树脂中的一种混合制备的复合物薄膜。本专利技术的有益效果是：本专利技术的温度传感材料无需使用外部光源激发，能够有效降低荧光背底噪声，提高温度传感灵敏度；由于去除光源部分，能够大幅简化传感器件结构；适用于无法加载外部光源的场景，能够大幅拓展荧光比例型温度传感的温度传感方法范围。本专利技术的免光激发型温度传感材料为应力发光材料，其544nm波段的应力发光强度与625nm波段应力发光强度比值与环境温度呈指数函数关系，具备温度传感功能，其温度传感范围在25℃至550℃，可以广泛温度传感方法于温度传感领域。本专利技术的免光激发型温度传感材料的制备采用传统的固相反应方法制备，工艺简单，设备要求低，条件容易控制，成本低廉，制备过程无有毒有害物质产生，环境友好。本专利技术的温度传感方法中，对所述述免光激发型温度传感材料施加的机械作用不对材料结构产生破坏，温度传感可重复进行。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1是为本专利技术实施例1制备的样品粉末的X-射线衍射谱。图2为本专利技术实施例1制备的样品在受力下的发光光谱。图3为本专利技术实施例1制备的样品#2的温度对应力发光光谱的影响。图4为本专利技术实施例1制备的样品#2的应力发光544nm波段的强度与625nm波段强度比值与温度的拟合关系。图5为本专利技术实施例1制备的样品#3的温度对应力发光光谱的影响。图6为本专利技术实施例1制备的样品#3的应力发光544nm本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种免光激发型温度传感材料，其特征在于，其化学表达通式为(Sr

【技术特征摘要】
1.一种免光激发型温度传感材料，其特征在于，其化学表达通式为(SrxM1-x)1-y-zZnSO:Tby,Euz，其中0≤x≤1，0<y<1，0<z<1且y+z<1，x，y，z表示摩尔百分含量；M表示为Sr的替代离子，选取Ca2+和Ba2+中一种或两种。


2.根据权利要求1所述的免光激发型温度传感材料，其特征在于，0<y≤0.1，0<z≤0.1。


3.根据权利要求1所述的免光激发型温度传感材料，其特征在于，所述免光激发型温度传感材料为应力发光材料，其544nm波段的应力发光强度与625nm波段应力发光强度比值与环境温度呈指数函数关系。


4.一种权利要求1至3任一项权利要求所述的免光激发型温度传感材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，取Sr、M、Zn、Tb和Eu的化合物原料，按各元素化学计量比称取各原料，并加入助溶剂Li2CO3，研磨均匀，得到混合原材料；
S2，将混合原材料在保护气氛或真空下升温至800～1200℃，保...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄逸熙，陈昌健，周天亮，解荣军，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35