用于非接触式温度传感器的绿色荧光材料及其制备方法技术

本申请公开了一种用于非接触式温度传感器的绿色荧光材料及其制备方法，绿色荧光材料的化学式为ALa

【技术实现步骤摘要】
用于非接触式温度传感器的绿色荧光材料及其制备方法


[0001]本申请涉及稀土发光材料和非接触式温度传感
，特别是一种用于非接触式温度传感器的绿色荧光材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]温度作为热力学物理量在生物医学、工业生产和人类日常生活中发挥着重要的作用。传统接触式温度计，如充液玻璃温度计、热电偶、热电阻等，已经成为近几十年来的主要温度测量器件。基于传感器和物体之间热平衡原理的传统接触式温度计通常需要对流热传导来实现温度的测量，这种方式可能导致被测物体局部温度在测量过程中发生变化。
[0003]而且，这些温度计不易小型化，不能用于电池、微小电子元件和快速运动物体等的温度测量。此外，现有温度计也不能满足腐蚀性环境和电磁干扰环境等极端条件下的温度控制和测量要求。因此，研制高精度和高灵敏度的非接触式温度传感器具有重要的现实意义。
[0004]非接触式光学温度传感器是一种能在极端条件、微尺度环境和其它特殊情况下进行温度测量的有效方法。在非接触式光学温度计中，基于荧光强度、发射带宽、荧光寿命和荧光强度比(FIR)等特性的各种光学温度传感方法已被用于稀土离子掺杂的荧光粉体测量温度。此外，与传统的热传感器相比，基于FIR原理的传感器具有更高的耐久性，更高的空间分辨率和大规模的实时监测成像功能。
[0005]稀土荧光材料不仅可用于白光LED照明，而且当其荧光特性与温度之间存在特定函数关系时，可以将其应用于温度传感领域。
[0006]由于稀土Er离子的两个热耦合激发态能级(2H
11/2
和4S
3/2
)到基态(4I
15/2
)跃迁发射导致的两个非常强的绿色发射带，并且两激发态之间合适的能量差(
△
E≈700cm
‑1)，所以Er离子用于非接触式温度传感器是有潜力的。
[0007]目前，国内外已经合成和报道了许多种可应用于温度传感领域的Er离子掺杂的绿色发光材料。例如，在2018年，J.Manam等人合成了BaTiO3:Er上转换绿色发光材料，其绝对灵敏度为0.0032K
‑1。在2020年，Zhang等人合成了GaTaO4:Er上转换绿色发光材料，其绝对灵敏度和相对灵敏度分别能够达到0.0041K
‑1和0.0112K
‑1。在2021年，Hua等人报道了一种La2MgTiO6:Er绿色发光材料，其绝对灵敏度和相对灵敏度分别能够达到0.00963K
‑1和0.01107K
‑1，可应用于光学温度传感器。
[0008]现有技术CN201911057720.0中公开了一种用于非接触式温度探测器的近紫外激发绿色荧光粉。该绿色荧光粉的化学表达式为SrLa1‑
x
Er
x
AlO4，其中0.01≤x≤0.07。该荧光粉激发光谱比较丰富，在356nm、365nm、377nm和488nm有较强的激发峰，377nm的激发峰发光强度最高，并且得到的发射峰位于528nm和548nm，适合用作近紫外激发的绿色荧光粉。另外，由于Er离子的两个热耦合激发态能级(2H
11/2
和4S
3/2
)的特殊发光性质，因此可用作非接触式温度探测器的研究，但该技术中宣称的灵敏度可达1.42％K
‑1未标明是绝对灵敏度还是相对灵敏度，且所得荧光粉的色纯度数据未公开。

技术实现思路

[0009]本申请提供了一种用于非接触式温度传感器的绿色荧光材料及其制备方法，所得绿色荧光材料色纯度分别高达95％，96％，98％和97％，且由于该材料中Er离子的两个热耦合激发态能级(2H
11/2
和4S
3/2
)到基态(4I
15/2
)跃迁发射，与温度之间存在特定的函数关系，该系列材料的绝对灵敏度能够达到：0.0103K
‑1，0.0120K
‑1，0.00706K
‑1，0.00603K
‑1，相对灵敏度能够达到：0.0107K
‑1，0.0120K
‑1，0.0112K
‑1，0.0115K
‑1，该系列材料可用于非接触式温度传感领域。
[0010]本申请提供了一种用于非接触式温度传感器的绿色荧光材料，绿色荧光材料的化学式为ALa
(1
‑
x)
Er
x
LiTeO6，其中A为Ba、Sr、Ca或Mg中任一种；其中0.01≤x≤0.15。
[0011]优选地，x＝0.06。
[0012]具体地，绿色荧光材料的化学式为BaLa
0.94
LiTeO6:6％Er
3+
(BLLT:6％Er
3+
)，SrLa
0.94
LiTeO6:6％Er
3+
(SLLT:6％Er
3+
)，CaLa
0.94
LiTeO6:6％Er
3+
(CLLT:6％Er
3+
)，MgLa
0.94
LiTeO6:6％Er
3+
(MLLT:6％Er
3+
)。该系列的绿色荧光材料均采用高温固相法制备。
[0013]具有上述结构的绿色荧光材料在379nm的近紫外光激发下，得到位于526nm和547nm位置的强绿光发射，该荧光粉可作为发白光LED的绿色发光荧光粉原料使用。该荧光粉中Er离子的两个热耦合激发态能级(2H
11/2
和4S
3/2
)到基态(4I
15/2
)跃迁发射能力与温度之间存在特定的函数关系，可用于非接触式温度传感器中。
[0014]同时所得荧光粉的色纯度高，绝对灵敏度能够达到：0.0103K
‑1，0.0120K
‑1，0.00706K
‑1，0.00603K
‑1，相对灵敏度能够达到：0.0107K
‑1，0.0120K
‑1，0.0112K
‑1，0.0115K
‑1，作为非接触式测温传感器原料使用，灵敏度高，检测准确度较高。
[0015]本申请的另一方面还提供了一种上述荧光材料的制备方法，包括以下步骤：各原料物质按摩尔比称量后混合均匀采用高温固相合成法制得。
[0016]优选地，原料物质包括：La源物质、Li源物质、Te源物质、Er源物质和A源物质；A源物质为Ba源物质、Sr源物质、Ca源物质、Mg源物质中的任一种。
[0017]优选地，La源物质为La2O3；Li源物质为Li2CO3；Te源物质为TeO2；Er源物质为Er2O3。
[0018]优选地，Ba源物质为BaCO3；Sr源物质为SrCO3；Ca源物质为CaCO3；Mg源物质为MgCO3。
[0019]优选地，原料物质为BaCO3、La2O3、Li2C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于非接触式温度传感器的绿色荧光材料，其特征在于，绿色荧光材料的化学式为ALa
(1
‑
x)
Er
x
LiTeO6，其中A为Ba、Sr、Ca或Mg中任一种；其中0.01≤x≤0.15。2.根据权利要求1所述的绿色荧光材料，其特征在于，x＝0.06。3.一种如权利要求1或2中任一项所述的用于非接触式温度传感器的绿色荧光材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：各原料物质按摩尔比称量后混合均匀采用高温固相合成法制得。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，原料物质包括：La源物质、Li源物质、Te源物质、Er源物质和A源物质；A源物质为Ba源物质、Sr源物质、Ca源物质、Mg源物质中的任一种。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，La源物质为La2O3；Li源物质为Li2CO3；Te源物质为TeO2；Er源物质为Er2O3。6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，Ba源物质为BaCO3；Sr源物质为SrCO3；Ca源物质为CaCO3；Mg源物质为MgCO3。7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，原料物质为BaCO3、La2O3、Li2CO3、TeO2、Er2O3，BaCO3：La2O3：Li2CO3：TeO2：Er2O3的摩尔比为1：0.47：0.5：1：0.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱静，杨通胜，李虹，张宏志，李骏鹏，涂正义，马杰，向显凤，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：