一种红色荧光材料及其光学测温应用、应用方法技术

本发明专利技术提供一种红色荧光材料，以NaNH4TaF7为基质，Mn

【技术实现步骤摘要】
一种红色荧光材料及其光学测温应用、应用方法


[0001]本专利技术属于发光材料领域，具体地，涉及一种红色荧光材料及其光学测温应用、应用方法。

技术介绍

[0002]近年来，我国工业现代化的进程和电子信息产业连续的高速增长，带动了传感器市场的快速上升。数据显示，2020年中国传感器市场规模2510亿元，同比增长14.7％。随着工业生产对温控需求的提升，对温度传感器的要求也越来越高。常规的基于材料的体积、电阻、磁性等特性与温度的关系来衡量温度，存在低灵敏和响应时间长等缺陷。
[0003]光学测温技术利用发光材料的荧光特性，结合图像处理技术，具有非接触，灵敏度高，响应速度快等优势。光学测温材料广泛应用于以冶金、炼煤为代表的化工生产领域和细胞内热传感类的医学诊断领域。
[0004]然而，目前市面上的无机光学测温材料大多选择f
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f跃迁的稀土离子或d
‑
d乐器的过渡金属离子作为激活离子，其测温灵敏度较差、测温范围较窄。中国专利CN113004892A公开了一种基于铈、铕激活硅铝酸盐的发光材料，该发光材料取得的最大绝对灵敏度约为0.0188K
‑1，取得的最大相对灵敏度约为1.35％ K
‑1，则该专利技术制备的发光材料的测温灵敏度与测温范围仍有待进一步探索。
[0005]因此，有必要研发一种测温灵敏度高、测温范围广的光学测温材料。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺点，提供一种红色荧光材料及其光学测温应用、应用方法，使该红色荧光材料具有响应速度快、测温灵敏度高、测温范围广的特性，可应用在光学测温上。
[0007]根据本专利技术的第一个方面，提供一种红色荧光材料，以NaNH4TaF7为基质，Mn
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作为激活剂，化学组成为Na(NH4)TaF7:x Mn
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，0.5％≤x≤10％。
[0008]本专利技术提供的红色荧光材料以铵盐氟化物Na(NH4)TaF7为基质，Mn
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为激活剂，使基质中Ta
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可被Mn
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占据，令Mn
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掺杂到Na(NH4)TaF7中，且掺杂量为0.5％～10％，可使制得的红色荧光材料Na(NH4)TaF7:x Mn
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具有发光亮度较强、发光强度对温度响应灵敏的优势。其次，外层电子为3d电子层的Mn
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离子具有极易受晶体场变化所影响的特性，当Mn
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作为激活剂，占据了具有特殊配位的基质中Ta
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离子时，制得的红色荧光材料Na(NH4)TaF7:x Mn
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具有特殊的发光性能，发光强度会随温度的变化而发生明显变化，即本专利技术提供的红色荧光材料Na(NH4)TaF7:x Mn
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对温度变化具有高灵敏度，且该红色荧光材料在较广的温度范围内均具有温变特性，则该红色荧光材料具有响应速度快、测温灵敏度高、测温范围广的特性。
[0009]优选地，该红色荧光材料由以下步骤制备得到：S1.将钽源与氢氟酸水溶液混合均匀，并于100～180℃下反应7～24小时，制得第一前驱体溶液；S2.再将钠源、铵源、去离子水
与第一前驱体溶液混合均匀，并于100～180℃下反应7～24小时，制得Na(NH4)TaF7；S3.锰源与氢氟酸水溶液混合均匀，制得第二前驱体溶液，再向第二前驱体溶液中加入Na(NH4)TaF7使Na(NH4)TaF7部分溶解，并向第二前驱体溶液中加入无水乙醇使Na(NH4)TaF7:x Mn
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重结晶析出，制得红色荧光材料。
[0010]本专利技术采用重结晶法制备红色荧光材料，利用氢氟酸水溶液与无水乙醇对七氟钽酸铵盐Na(NH4)TaF7的溶解度不同，使溶解于第二前驱体溶液中的Na(NH4)TaF7和Mn
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可以通过重结晶的操作，使基质中Ta
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可被Mn
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占据，令Mn
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掺杂到Na(NH4)TaF7中，从而制得具有发光亮度强、发光强度对温度灵敏的红色荧光材料。
[0011]优选地，在S1中，钽源的加入摩尔量与氢氟酸水溶液的体积之比为1～4mmol/mL。
[0012]当钽源与氢氟酸水溶液的添加量满足上述条件时，可以提升Na(NH4)TaF7多晶颗粒的产量。若钽源的加入的摩尔量与HF溶液用量之比小于1mmol/L时，相当于钽源的投料量过少，会导致第一前驱体中钽离子的浓度过低，导致Na(NH4)TaF7多晶颗粒产量过低。若钽源的加入的摩尔量与HF溶液用量之比大于4mmol/L时，则用于溶解钽源的氢氟酸水溶液过少，钽源未完全溶解，但第一前驱体溶液已达到钽的饱和浓度，则同样使得Na(NH4)TaF7的产量过低。
[0013]优选地，钽源的加入摩尔量与氢氟酸水溶液的体积之比为2mmol/mL。
[0014]优选地，氢氟酸水溶液的浓度为20～60wt％。
[0015]优选地，氢氟酸水溶液的浓度为40wt％。
[0016]优选地，在S2中，钠源、铵源的加入摩尔量之和与去离子水体积之比为1～2.5mmol/mL。
[0017]通过调整钠源、铵源、去离子水的投料量，钠源、铵源的加入摩尔量之和与去离子水体积之比为1～2.5mmol/mL，可以提高Na(NH4)TaF7的产量和纯度。若钠源、铵源的加入摩尔量之和与去离子水体积之比小于1mmol/L，则钠离子与铵根离子的浓度过低，影响Na(NH4)TaF7的产量；若钠源、铵源的加入摩尔量之和与去离子水体积之比大于2.5mmol/L，则制得的Na(NH4)TaF7存在较多杂质，从而降低Na(NH4)TaF7的纯度。
[0018]优选地，去离子水的投料量为10～40ml。
[0019]优选地，去离子水的投料量为20ml。
[0020]优选地，在S3中，锰源与Na(NH4)TaF7的投料摩尔比为0.005～0.1:1。
[0021]通过调整制备原料的投料量，使Mn
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离子与Na(NH4)TaF7的摩尔比为0.005～0.1：1，从而令红色荧光材料Na(NH4)TaF7:x Mn
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中的Mn
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离子掺杂量为0.5％～10％，使掺杂后的材料可以发出红色荧光。
[0022]优选地，在S3中，锰源与Na(NH4)TaF7的投料摩尔比为0.01：1。
[0023]优选地，Na(NH4)TaF7的加入摩尔量与无水乙醇的体积之比为0.025～0.05mmol/mL。
[0024]通过控制Na(NH4)TaF7与无水乙醇的投料量，使Na(NH4)TaF7的加入摩尔量与无水乙醇的体积之比为0.025～0.05mmol/L，从而使得微量溶解的Na(NH4)TaF7可以通过重结晶析出，制得红色荧光材料Na(NH4)T本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种红色荧光材料，其特征在于，以NaNH4TaF7为基质，Mn
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作为激活剂，化学组成为Na(NH4)TaF7:x Mn
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，0.5％≤x≤10％。2.如权利要求1所述红色荧光材料，其特征在于，所述红色荧光材料由以下步骤制备得到：S1.将钽源与氢氟酸水溶液混合均匀，并于100～180℃下反应7～24小时，制得第一前驱体溶液；S2.再将钠源、铵源、去离子水与所述第一前驱体溶液混合均匀，并于100～180℃下反应7～24小时，制得Na(NH4)TaF7；S3.将锰源与所述氢氟酸水溶液混合均匀，制得第二前驱体溶液，再向所述第二前驱体溶液中加入所述Na(NH4)TaF7，使Na(NH4)TaF7溶解，并向所述第二前驱体溶液中加入无水乙醇，使Na(NH4)TaF7:x Mn
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重结晶析出，制得所述红色荧光材料。3.如权利要求2所述红色荧光材料，其特征在于，在S1中，所述钽源的加入摩尔量与所述氢氟酸水溶液的体积之比为1～4...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓婷婷，陈孔岚，周亚运，袁健，周容富，邵子凡，贾世玉，
申请(专利权)人：佛山科学技术学院，
类型：发明
国别省市：