CN108559504A - 一种高灵敏度荧光测温材料及其制备方法 - Google Patents

一种高灵敏度荧光测温材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108559504A
CN108559504A CN201810419588.2A CN201810419588A CN108559504A CN 108559504 A CN108559504 A CN 108559504A CN 201810419588 A CN201810419588 A CN 201810419588A CN 108559504 A CN108559504 A CN 108559504A
Authority
CN
China
Prior art keywords
compound
temperature
ceo
contain
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810419588.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108559504B (zh
Inventor
张乐
甄方正
顾灵诚
周天元
高光珍
王骋
陈浩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Normal University
Original Assignee
Jiangsu Normal University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Normal University filed Critical Jiangsu Normal University
Priority to CN201810419588.2A priority Critical patent/CN108559504B/zh
Publication of CN108559504A publication Critical patent/CN108559504A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108559504B publication Critical patent/CN108559504B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7766—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals
    • C09K11/7767—Chalcogenides
    • C09K11/7768—Chalcogenides with alkaline earth metals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
    • G01K11/20—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using thermoluminescent materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高灵敏度荧光测温材料及其制备方法，该材料的化学式为：(ErxSr1‑x)2CeO4，其中稀土离子Er3+的掺杂量x的范围为0.1mol％≤x≤2.0mol％；本发明利用Er3+在紫外光激发下产生的下转换发光现象，将其掺入到Sr2CeO4中，并引入Ag+作为结构稳定和电荷补偿剂，采用以柠檬酸为络合剂的溶胶凝胶法快速制备得到纯相粉体。本发明材料的发光强度高，性能稳定，采用紫外光(250～350nm)照射，利用Er3+发出较强的绿光(位于545～550nm)，根据其发光强度随环境温度的变化来测定，可达0.5～0.7％/K，具有很高的灵敏度，且生产周期可控，操作简单，能耗小，成本低。

Description

一种高灵敏度荧光测温材料及其制备方法
技术领域
本发明属于发光材料应用技术领域，具体涉及一种高灵敏度荧光测温材料及其制备方法。
背景技术
光子学的发展使发光材料的研究有了长足的发展。研究者关注的主要问题之一是蓝光荧光粉体、屏幕材料、RGB白色发光器件和光电器件。商用绿色和红色荧光粉广泛使用稀土(RE3+)发光材料。其中，在20世纪90年代，Sr2CeO4被认为是高效蓝色荧光粉体用基质材料。
1998年Danielson第一次报道了Sr2CeO4，它突出表现为在蓝光区域有较强发射，并且在高能量辐射下也具有很高的稳定性。之后的研究表明，这种材料在阴极射线和X射线激发下也可以呈现出强烈的光致发光，从而扩展了其在光子器件中应用的可能性。
稀土离子Re3+掺杂Sr2CeO4的发光，具有较强的温度敏感性，多被用作环境温度的测温显示材料。然而，在制备稀土离子Re3+掺杂Sr2CeO4粉体时，传统的高温固相法、化学共沉淀法制备的粉体共存多种杂项，如SrO，SrCO3，SrCeO3，Ce2Sr2O5等，难以得到纯相，且发光强度普遍不高，导致制得的测温材料灵敏度不高，对材料的性能影响较大，且操作复杂，煅烧温度高，煅烧时间较长，能耗较大。
发明内容
本发明的目的是提供一种高灵敏度荧光测温材料，粉体纯度高，发光强度高，灵敏度高。
本发明的另一目的是提供由上述高灵敏度荧光测温材料的制备方法，工艺简单，生产周期短，利于工业化生产。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种高灵敏度荧光测温材料，其化学式为：(ErxSr1-x)2CeO4，其中稀土离子Er3+的掺杂量x的范围为0.1mol％≤x≤2.0mol％
本发明还提供上述高灵敏度荧光测温材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按化学通式(ErxSr1-x)2CeO4中各元素的化学计量比，精确称取含有Sr2+的化合物、含有Ce3+的化合物、含有Er3+的化合物，配制成包含Sr2+、Ce3+、Er3+的混合盐溶液A，其中，0.1mol％≤x≤2.0mol％；向混合盐溶液A加入含有Ag+的化合物，Ag+与Er3+的摩尔比为1:1，于30～50℃下加热搅拌，得到混合盐溶液B；
(2)向步骤(1)所得混合盐溶液B中加入柠檬酸，其中，柠檬酸的摩尔数为金属离子摩尔总数的2～5倍；将加热温度升至70～80℃，不断搅拌，水分挥发直至形成透明凝胶；
(3)将步骤(2)所得凝胶置于200～300℃下保温1～3小时，冷却研磨得到前驱体粉末；
(4)将步骤(3)所得粉末置于马弗炉中，在空气气氛下于1000～1200℃煅烧2～4小时，随炉冷却至室温，研磨得到纯相Er3+掺杂的Sr2CeO4粉体。
优选的，所述含有Sr2+的化合物为硝酸锶，所述含有Ce3+的化合物为硝酸铈，所述含有Er3+的化合物为硝酸铒，所述含有Ag+的化合物为硝酸银，金属硝酸盐在水中的溶解性较好，混合均匀可以得到均相的混合盐溶液。
更优选的，所述硝酸锶、硝酸铈、硝酸铒、硝酸银的纯度均大于99.99％，选用高纯的原料粉体，提高了产物的纯度和发光强度。
本发明利用Er3+在紫外光激发下产生的下转换发光现象，将其掺入到Sr2CeO4中，并引入Ag+作为结构稳定和电荷补偿剂，采用以柠檬酸为络合剂的溶胶凝胶法快速制备粉体，得到纯相、高发光强度的Er3+掺杂的Sr2CeO4粉体。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明提供的Er3+掺杂的Sr2CeO4粉体为纯相粉体，发光强度高，性能稳定，采用紫外光(250～350nm)照射，利用Er3+离子发出较强的绿光(位于545～550nm)，根据其发光强度随环境温度的变化来测定，可达0.5～0.7％/K，具有很高的灵敏度，非常适合用作荧光测温材料。
(2)本发明提供的制备方法，各组分加入量容易控制，高温加热时间可在较大的范围内变动且对粉体没有明显的影响，生产周期可控，操作简单，对生产时间要求不苛刻，煅烧温度较低，可有效提高产量，降低了生产成本。
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明做进一步的说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1：制备(Er0.001Sr0.999)2CeO4
一种高灵敏度荧光测温材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按化学通式(Er0.001Sr0.999)2CeO4中各元素的化学计量比，精确称取纯度大于99.99％的Sr2(NO3)2、Ce(NO3)3·6H2O、Er(NO3)3·5H2O原料，配制成包含Sr2+、Ce3+、Er3+的混合盐溶液A，加入纯度大于99.99％的AgNO3，Ag+与Er3+的摩尔比为1:1，于30℃下加热搅拌，得到混合盐溶液B；
(2)向混合盐溶液B中加入柠檬酸，其中，柠檬酸的摩尔数为金属离子摩尔总数的4倍；将加热温度升至80℃，不断搅拌，水分挥发直至形成透明凝胶；
(3)将步骤(2)所得凝胶置于250℃下保温1小时，冷却研磨得到前驱体粉末；
(4)将步骤(3)所得粉末置于马弗炉中，在空气气氛下于1200℃煅烧3小时，随炉冷却至室温，研磨得到纯相Er3+掺杂的Sr2CeO4粉体。
测试结果如下：
在300nm紫外光激发下，其发光峰位置为547nm，温度灵敏度为0.5％/K。
实施例2：制备(Er0.02Sr0.98)2CeO4
一种高灵敏度荧光测温材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按化学通式(Er0.02Sr0.98)2CeO4中各元素的化学计量比，精确称取纯度大于99.99％的Sr2(NO3)2、Ce(NO3)3·6H2O、Er(NO3)3·5H2O原料，配制成包含Sr2+、Ce3+、Er3+的混合盐溶液A，加入纯度大于99.99％的AgNO3，Ag+与Er3+的摩尔比为1:1，于50℃下加热搅拌，得到混合盐溶液B；
(2)向混合盐溶液B中加入柠檬酸，其中，柠檬酸的摩尔数为金属离子摩尔总数的5倍；将加热温度升至70℃，不断搅拌，水分挥发直至形成透明凝胶；
(3)将步骤(2)所得凝胶置于300℃下保温2小时，冷却研磨得到前驱体粉末；
(4)将步骤(3)所得粉末置于马弗炉中，在空气气氛下于1000℃煅烧4小时，随炉冷却至室温，研磨得到纯相Er3+掺杂的Sr2CeO4粉体。
测试结果如下：
在350nm紫外光激发下，其发光峰位置为545nm，温度灵敏度为0.7％/K。
实施例3：制备(Er0.01Sr0.99)2CeO4
一种高灵敏度荧光测温材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按化学通式(Er0.01Sr0.99)2CeO4中各元素的化学计量比，精确称取纯度大于99.99％的Sr2(NO3)2、Ce(NO3)3·6H2O、Er(NO3)3·5H2O原料，配制成包含Sr2+、Ce3+、Er3+的混合盐溶液A，加入纯度大于99.99％的AgNO3，Ag+与Er3+的摩尔比为1:1，于40℃下加热搅拌，得到混合盐溶液B；
(2)向混合盐溶液B中加入柠檬酸，其中，柠檬酸的摩尔数为金属离子摩尔总数的2倍；将加热温度升至75℃，不断搅拌，水分挥发直至形成透明凝胶；
(3)将步骤(2)所得凝胶置于200℃下保温1小时，冷却研磨得到前驱体粉末；
(4)将步骤(3)所得粉末置于马弗炉中，在空气气氛下于1050℃煅烧2小时，随炉冷却至室温，研磨得到纯相Er3+掺杂的Sr2CeO4粉体。
测试结果如下：
在250nm紫外光激发下，其发光峰位置为550nm，温度灵敏度为0.6％/K。

Claims (4)

1.一种高灵敏度荧光测温材料，其特征在于，其化学式为：(ErxSr1-x)2CeO4，其中稀土离子Er3+的掺杂量x的范围为0.1mol％≤x≤2.0mol％。
2.一种权利要求1所述的高灵敏度荧光测温材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按化学通式(ErxSr1-x)2CeO4中各元素的化学计量比，精确称取含有Sr2+的化合物、含有Ce3+的化合物、含有Er3+的化合物，配制成包含Sr2+、Ce3+、Er3+的混合盐溶液A，其中，0.1mol％≤x≤2.0mol％；向混合盐溶液A加入含有Ag+的化合物，Ag+与Er3+的摩尔比为1:1，于30～50℃下加热搅拌，得到混合盐溶液B；
(2)向步骤(1)所得混合盐溶液B中加入柠檬酸，其中，柠檬酸的摩尔数为金属离子摩尔总数的2～5倍；将加热温度升至70～80℃，不断搅拌，水分挥发直至形成透明凝胶；
(3)将步骤(2)所得凝胶置于200～300℃下保温1～3小时，冷却研磨得到前驱体粉末；
(4)将步骤(3)所得粉末置于马弗炉中，在空气气氛下于1000～1200℃煅烧2～4小时，随炉冷却至室温，研磨得到纯相Er3+掺杂的Sr2CeO4粉体。
3.根据权利要求2所述的高灵敏度荧光测温材料的制备方法，其特征在于，所述含有Sr2 +的化合物为硝酸锶，所述含有Ce3+的化合物为硝酸铈，所述含有Er3+的化合物为硝酸铒，所述含有Ag+的化合物为硝酸银。
4.根据权利要求3所述的高灵敏度荧光测温材料的制备方法，其特征在于，所述硝酸锶、硝酸铈、硝酸铒、硝酸银的纯度均大于99.99％。
CN201810419588.2A 2018-05-04 2018-05-04 一种高灵敏度荧光测温材料及其制备方法 Active CN108559504B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810419588.2A CN108559504B (zh) 2018-05-04 2018-05-04 一种高灵敏度荧光测温材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810419588.2A CN108559504B (zh) 2018-05-04 2018-05-04 一种高灵敏度荧光测温材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108559504A true CN108559504A (zh) 2018-09-21
CN108559504B CN108559504B (zh) 2021-05-14

Family

ID=63537649

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810419588.2A Active CN108559504B (zh) 2018-05-04 2018-05-04 一种高灵敏度荧光测温材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108559504B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112500856A (zh) * 2020-12-16 2021-03-16 新沂市锡沂高新材料产业技术研究院有限公司 一种Cu2+掺杂的BaAl2O4荧光粉及其制备方法
WO2023221150A1 (zh) * 2022-05-18 2023-11-23 五邑大学 一种荧光测温材料及其制备方法和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6203726B1 (en) * 1997-03-04 2001-03-20 Symyx Technologies, Inc. Phosphor Materials
CN101891978A (zh) * 2009-11-30 2010-11-24 中国航天空气动力技术研究院 双色磷光测温涂料
CN102911667A (zh) * 2012-09-06 2013-02-06 陕西科技大学 掺杂两种稀土元素Eu3+和Re的Sr2CeO4 发光材料的合成方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6203726B1 (en) * 1997-03-04 2001-03-20 Symyx Technologies, Inc. Phosphor Materials
CN101891978A (zh) * 2009-11-30 2010-11-24 中国航天空气动力技术研究院 双色磷光测温涂料
CN102911667A (zh) * 2012-09-06 2013-02-06 陕西科技大学 掺杂两种稀土元素Eu3+和Re的Sr2CeO4 发光材料的合成方法

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GUSTAVO G. PERCÍLIA ET AL.,: "The effect of silver on obtaining pure phase of Eu3+-doped Sr2CeO4 for white color emission using citrate as precursor", 《JOURNAL OF LUMINESCENCE》 *
K.V.R. MURTHY ET AL.,: "Effect of Flux on the formation of Sr2CeO4 phosphor doped with Er", 《PHYSICS PROCEDIA》 *
PRADIP Z. ZAMBARE ET AL.,: "Synthesis, Characterizations And Luminescence Study of Erbium Doped Sr2CeO4 Nano Phosphor", 《JOURNAL OF SHIVAJI UNIVERSITY (SCIENCE & TECHNOLOGY)》 *
S. RAVI KUMAR ET AL.,: "Novel Green Emission Observed from Er3+ Doped Sr2CeO4 Phosphor", 《INTERNATIONAL JOURNAL OF LUMINESCENCE AND APPLICATIONS》 *
康宏格等: "Sr2CeO4/Ln3+ (Ln=Er, Ho, Tm)的微波合成与荧光性质", 《河北师范大学学报》 *
栗俊敏: "共沉淀法合成的Sr2CeO4及Sr2Ce04:RE(RE= Eu, Sm, Er, Gd)材料的发光特性", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112500856A (zh) * 2020-12-16 2021-03-16 新沂市锡沂高新材料产业技术研究院有限公司 一种Cu2+掺杂的BaAl2O4荧光粉及其制备方法
WO2023221150A1 (zh) * 2022-05-18 2023-11-23 五邑大学 一种荧光测温材料及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN108559504B (zh) 2021-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. White light emission and enhanced color stability in a single-component host
CN102634340B (zh) 一种白光led用双钙钛矿红色荧光粉及其制备方法
CN103146385B (zh) 一种双掺杂双钙钛矿红色荧光粉及其制备方法
CN106753359B (zh) 一种蓝光激发Mn4+掺杂的氟氧化物红色荧光粉及制备方法
CN106753367B (zh) 一种稀土离子掺杂的卤铅酸铋半导体发光材料
CN102627970B (zh) 一种稀土正铌酸盐发光材料及其制备方法
CN102093888A (zh) 一种暖白光荧光粉的制备方法和用途
CN109021973B (zh) 一种双钙钛矿型钼酸盐红色荧光粉及其制备方法
Lu et al. Luminescent properties of Mn4+-doped LaTiSbO6 deep-red-emitting phosphor for plant growth LEDs
Tang et al. Synthesis, structure and upconversion luminescence of Yb 3+, Ho 3+ co-doped Gd 3 Al 5 O 12 garnet phosphor prepared by the Pechini sol–gel method
Zalga et al. On the sol–gel preparation of different tungstates and molybdates
CN108559504A (zh) 一种高灵敏度荧光测温材料及其制备方法
Lü et al. Multifunctional Pr3+ single doped CaLaMgTaO6: Crystal structure, thermal behavior and applications
CN101168666B (zh) 一种用于白光led的红色荧光粉及其制备方法
CN103224794A (zh) 一种近紫外激发型红色荧光粉及其制备方法
CN111003944A (zh) 稀土离子Eu3+掺杂Bi3LaTi3O12铁电微晶玻璃上转换发光粉体
CN102925142B (zh) 一种制备三元硫化物和四元硫氧化物荧光粉的方法
CN105112056A (zh) 一种Er3+，Yb3+共掺NaYF4荧光粉的制备方法
CN107312530A (zh) 双螯合剂溶胶凝胶法制镨和金属共掺杂的钛酸钙荧光材料
CN105112054B (zh) 一种Tb3+掺杂钆铝石榴石新型荧光粉
CN105733576B (zh) 暖白光led用双钙钛矿型钛酸盐红色荧光粉及其制备方法
CN104710987B (zh) 一种钽酸盐基上转换发光材料及其制备方法
CN105255496B (zh) 一种上转换发光材料及其制备方法
CN103694998B (zh) 一种硫氧化物红色长余辉发光材料及其制备方法
CN101386784B (zh) 一种微波激励低温液相燃烧合成纳米荧光粉的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant