[发明专利]一种具有光温传感性质的稀土掺杂氧化物微米管材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有光温传感性质的稀土掺杂氧化物微米管材料及其制备方法，属于稀土发光材料技术领域。以稀土离子Er³⁺为发光中心，将其单掺或共掺在Y₂O₃微米管中，在红外光激发下发出多频率的强烈荧光，具有高灵敏度的光温传感特性。其制备方法包括：(a)原料的选取，(b)配料的混合，(c)微米管制备三个步骤。本发明制备的荧光粉不仅能够实现把红外光向可见光转换而且还能够实现光温传感性能的光温传感微米管材料。本材料适合大面积工业生产。

技术领域

本发明涉及一种具有光温传感性质的稀土掺杂氧化物微米管及其制备方法，属于稀土发光材料技术领域。

背景技术

生活中我们普遍用到的温度计是通过接触方式来测量物体表面的温度。但是，在许多特殊领域，例如：微电子器件内部、煤矿、高压电站的变压场所等，接触式的温度测量难以实现。因此，研究非接触式的温度传感器是必需的。近来，基于稀土离子掺杂磷光体的上转换发光的光温传感行为受到了很多的关注，因为它们可以通过两个相邻的热耦合能级荧光强度比(FIR)来提供非接触温度测量。非接触式FIR技术具有高分辨率和高精度，优于常规的温度测量。上转换发光材料目前广泛应用于温度测量、生物荧光探针等领域，市场前景广阔。目前，已使用三价稀土离子如Er³⁺，Ho³⁺，Tm³⁺，Eu³⁺和Pr³⁺作为活化剂来研究光温传感行为。具有高热稳定性的磷光体是用于光温传感的首选材料。稀土离子掺杂的氟化物材料是良好的可见光发射体，适合做光温传感材料。但是，在高温下氟化物材料易被氧化，不能实现光温性能检测。为了避免这种限制性，需要制备具有高灵敏度的氧化物材料。与氟化物相比，Y₂O₃具有熔点高，带隙宽，具有高热稳定性，而且在紫外和红外范围内透明性好，最重要的是Y₂O₃晶格与稀土离子Er³⁺,Ho³⁺具有良好的固熔性，能够实现高浓度掺杂而获得强烈的荧光发射。

由于980nm的红外光是使用于光温传感的最廉价和最具有功率可调节的激发光源。本发明选用980nm红外光作为激发源，稀土离子Er³⁺为发光中心，制备了Er³⁺、Ho³⁺稀土离子掺杂的Y₂O₃微米管，该微米管具有高的热稳定性和高的发光强度。而且，我们可以通过监控Er³⁺、Ho³⁺稀土离子的荧光光谱随温度的变化来实现温度的测量，极大地改善了光温传感的灵敏度，本发明实现的灵敏度大于文献报道的高温最大灵敏度值(0.0044K^-1，427K)(Mater.Lett.143,209–211,2015)，并且实现了低温传感的突破，对比以往的报道，能够同时实现高低温的测量。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提供一种具有光温传感性质的稀土掺杂氧化物微米管材料及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种具有光温传感性质的稀土掺杂氧化物微米管材料，各组分及体积比为：YCl₃:ErCl₃:HoCl₃＝98.8:1:0.2、98.5:1:0.5、98:1:1或97.5:1:1.5。

优选的，各组分及体积比为：YCl₃:ErCl₃:HoCl₃＝98.5:1:0.5。

为了解决上述技术问题，本发明提出的另一技术方案是：一种具有光温传感性质的稀土掺杂氧化物微米管材料的制备方法，包括以下几个步骤：

(a)原料的选取