[发明专利]一种非接触式高温温度传感纳米探针、制备方法及温度检测方法

说明书

本发明提供了一种非接触式高温温度传感纳米探针、制备方法及温度检测方法，该非接触式高温温度传感纳米探针是以上转换纳米晶为内核，以SiO₂为外层的核壳结构纳米晶，在温度检测时，采用荧光强度比法，可以实现303K‑578K宽温度范围的高灵敏度温度探测，为现有的温度传感纳米探针不适于在300k的高温区间使用，以及灵敏度低、温度分辨率低的技术问题提供了解决方法。

技术领域

本发明涉及非接触式测温技术领域，特别涉及一种非接触式高温温度传感纳米探针、制备方法及温度检测方法。

背景技术

温度是影响物质物理化学性能的重要因素，对温度的精确测量在工业生产与科学研究中都具有极其重要的意义。目前使用的基于热电偶/热电阻等的传统温度测量方法大多需要和测量对象物理接触，且无法用于纳米及亚微米尺度的局域温度梯度测量，若使用非接触式的荧光纳米测温技术则能够有效解决这些问题。由于温度对稀土离子掺杂材料的荧光强度、波宽、发光峰位置、荧光寿命等发光特性有显著的影响。因此，对以上参数测量并依据其单调变化能够以非接触的方式进行测温。

目前，利用NaYF₄:Ln、LiYF₄:Ln、KMnF₃:Ln等稀土离子掺杂纳米荧光材料的荧光强度比(FIR)技术进行测温是最灵敏、最方便、精度高、分辨率好的光学温度测定方法。如：专利CN112300801A公开了一种非接触式超低温度传感上转换纳米探针，实现10K～300K区间的温度探测，但这类材料在高温下的稳定性相对较差，当温度高于300K以后会出现灵敏度下降，温度分辨率变低的问题，在一些高温场景应用效果不佳。因此，开发出一种在高温下仍具有良好的温度传感性能的新型纳米荧光材料对实现高温下的非接触式测温具有重大意义。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种非接触式高温温度传感纳米探针、制备方法及温度检测方法，以使得该非接触式高温温度传感纳米探针，在温度高于300K时，仍具有良好的温度传感性能。

第一方面，本发明提供了一种非接触式高温温度传感纳米探针，该非接触式高温温度传感纳米探针是以上转换纳米晶为内核，以SiO₂为外层的核壳结构纳米晶。

进一步地，该上转换纳米晶的化学通式为NaY_xF₄：Yb_y,Er_1-x-y，NaY_xF₄：Yb_y,Tm_1-x-y，LiY_xF₄：Yb_y,Er_1-x-y，LiY_xF₄：Yb_y,Tm_1-x-y，KMn_xF₃：Yb_y,Er_1-x-y，或KMn_xF₃：Yb_y,Tm_1-x-y，其中0≤x＜1，0＜y＜1，且0≤x+y＜1。

第二方面，本发明提供了一种非接触式高温温度传感纳米探针的制备方法，包括以下步骤：

步骤S10，制备白色粉末状的上转换纳米晶内核；

步骤S11，将白色粉末状的上转换纳米晶内核进行分散溶解，以在上转换纳米晶内核的表面包覆形成SiO₂层，即形成纳米晶为核壳结构的非接触式高温温度传感纳米探针。

进一步地，步骤S10具体包括以下步骤：

步骤S101，量取预设比例的去离子水、乙醇和油酸置于烧杯中，加入定量KOH/NaOH/LiOH，在室温下进行磁力搅拌，以得到混合均匀的第一反应液；