[发明专利]一种高灵敏度荧光温感材料及其制备方法与应用

说明书

在本发明提出了一种非接触式Na₂La_1.96Pr_0.04Ti₃O₁₀荧光温度探针材料及其制备方法与应用。这种荧光材料具有两个相隔较远的发射峰，分别位于491纳米和611纳米，有很高的信号甄别度；并且，这两个峰强度比值随温度变化十分明显，其绝对灵敏度和相对灵敏度较之于目前已报道的荧光温感材料都有显著提高。因此，是一种极具应用前景的荧光温度探针材料。

技术领域

本发明涉及温度探测技术及发光材料等领域。

背景技术

传统接触式温度探测工具如水银/酒精温度计、热电偶、热敏电阻等需要设备与待测物体接触，在恶劣环境中，测温工具容易损坏。而对于处于移动状态下、散热比较快、对感温物体有腐蚀的元件，此种方法又会产生较大的误差。而非接触式测温具有快速响应，空间分辨率高，可用远程测量等特点，可以更好地满足测量需求。

目前已经投入使用的非接触式温度探测工具是红外测温仪，它是利用红外探测器探测物体表面的热辐射来进行测温的，由于热辐射信号微弱，信噪比低，对设备精度要求高，因而价格十分昂贵。近年来，一种新型的荧光温度探测技术成为科研人员的研究热点。该技术是将在可见波段具有较强荧光发射的材料作为温度探针，通过荧光强度比在不同温度下的变化来测量温度。与物体表面热辐射信号相比，荧光信号具有更高的信噪比，测量结果更为准确，并且对设备要求很低，有利于降低成本，应用前景广阔。

这种荧光温度探针材料要求必须具有两个以上的荧光发射峰，不同发射峰的强度比要有明显的温度依赖性，此外，不同发射峰之间需要有一定波长间隔，以便信号甄别。目前，研究最多的就是掺Er离子的无机发光材料。这类材料的绝对灵敏度最高不超过0.015K^-1(K为绝对温度单位：开尔文)，相对灵敏度最高不超过1.1％K^-1，还不能满足实际应用的需求。此外，Er离子的发射光谱中具有温度依赖性的两个发射峰波长间隔只有20纳米，信号甄别度较差。因此还需要发展性能更加优越的荧光温度探针材料。

在本发明中，我们发明了一种新型荧光温度探针材料：Na₂La_1.96Pr_0.04Ti₃O₁₀荧光粉。这种材料具有极高的荧光强度，其两个发射峰分别位于491纳米和611纳米，间隔了120纳米，信号甄别度较之于已报道的材料有显著提高。这两个峰强度比值随温度变化十分明显，其最高绝对灵敏度达到了0.40K^-1，较之于掺Er离子的荧光温感材料提高了25倍；最高相对灵敏度达到了1.96％K^-1，比掺Er离子的荧光温感材料提高了接近一倍。因此，是一种极具应用前景的荧光温度探针材料。此外，传统的固相合成法都需要较高的烧结温度和较长的反应时间，本发明提出的制备Na₂La_1.96Pr_0.04Ti₃O₁₀的方法只需在1050℃的温度下热处理4h，因此，本发明的材料在制备成本上也具有一定优越性。

发明内容

本发明提出一种荧光温度探针材料：该荧光温度探针材料的化学式为Na₂La_1.96Pr_0.04Ti₃O₁₀，其特征是在四方晶相的Na₂La₂Ti₃O₁₀材料中将2％的La离子替换成Pr离子。

本发明Na₂La_1.96Pr_0.04Ti₃O₁₀荧光温度探针材料制备方法特征为：