CN115029137A - 一种高灵敏多参数温度探针荧光粉及其制备方法和应用 - Google Patents

一种高灵敏多参数温度探针荧光粉及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN115029137A
CN115029137A CN202210678166.3A CN202210678166A CN115029137A CN 115029137 A CN115029137 A CN 115029137A CN 202210678166 A CN202210678166 A CN 202210678166A CN 115029137 A CN115029137 A CN 115029137A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mixture
temperature
latao
ions
sensitivity
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
CN202210678166.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115029137B (zh
Inventor
钟家松
李贵显
薛宇
毛启楠
裴浪
楚亮
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.)
Hangzhou Dianzi University
Original Assignee
Hangzhou Dianzi 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 Hangzhou Dianzi University filed Critical Hangzhou Dianzi University
Priority to CN202210678166.3A priority Critical patent/CN115029137B/zh
Publication of CN115029137A publication Critical patent/CN115029137A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115029137B publication Critical patent/CN115029137B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • C09K11/7769—Oxides
    • 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
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

本发明涉及一种高灵敏多参数温度探针荧光粉，其结构为Ca2LaTaO6:xmol％Mn2+，ymol％Tb3+的双钙钛矿型钽酸，制备方式如下，选取含有钙离子、镧离子、锰离子、铽离子的化合物，按化学通式Ca2LaTaO6:xmol％Mn2+，ymol％Tb3+中对应元素的化学计量比称取各原料，并按盐料比3:1的比例称取的氯化钠；将各原料混合并充分研磨，待研磨均匀后置于坩埚中，在空气气氛下预烧，自然冷却至室温，再次充分研磨均匀后，在还原气氛下煅烧，经去离子水洗涤。本发明公开的荧光粉温度灵敏度达到16.11％K‑1。

Description

一种高灵敏多参数温度探针荧光粉及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及固体发光材料领域，尤其是涉及一种高灵敏多参数温度探针荧光粉及其制备方法和应用。
背景技术
在特定的时间和空间上实现准确、可靠地温度探测是至关重要的。大量不同模式的技术已经证明了其可行性。荧光温度探针技术作为一种非接触式的温度测量方法，具有较高的温度灵敏度以及快速响应的特性，且在时间和空间分辨率方面具有不可替代的优势。迄今为止，荧光强度比测温技术是在荧光测温应用上最普遍的选择。这种自校正的测温方法可以规避激发光源波动和电磁兼容性造成的不利影响，并且对温度测量的仪器组成的复杂性和成本要求较低。然而，此技术的测量精确度尚不理想，甚至在特定温区内大于1K。
另外，所报道的温度探针体系大都仅使用一种温敏信号，这通常导致难以同时在灵敏度和精确度上同时获得高性能。因此亟需开发出一种多参数、多模式的自校正荧光温度探针材料，实现更可靠、更灵敏的温度探测。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种可用作自校正、多参数、多模式荧光温度探针的荧光材料及其制备方法。
在本发明提出了一种稀土与Mn2+离子共掺杂的双钙钛矿结构的钽酸盐荧光粉。这种荧光粉以铽离子发射作为参比，其发射峰位于544纳米；锰离子发射作为温度探针，其发射峰位于685纳米。两个发射峰间隔了141纳米。而且这两个峰强度比值随温度线性变化。此外，锰离子发射的半峰宽与峰值能量也随温度呈线性变化。
本发明提出这种荧光温度探针材料，在优化了温度分辨率的同时，实现了高灵敏的温度测量。
本发明提供了一种高灵敏多参数温度探针荧光粉，其化学通式为：Ca2LaTaO6:xmol％Mn2+，ymol％Tb3+，其中x为掺杂的锰离子Mn2+的摩尔百分数，取0.005≤x≤0.1，其中y为掺杂的铽Tb3+的摩尔百分数，取0.01≤y≤0.3。
作为优选，所述高灵敏多参数温度探针荧光粉为Mn2+-Tb3+共掺杂的双钙钛矿结构钽酸盐荧光粉。
作为优选，所述Mn2+-Tb3+共掺杂的双钙钛矿结构钽酸盐荧光温度探针材料的化学通式具体为：Ca2LaTaO6:0.01mol％Mn2+，0.05mol％Tb3+，绝对灵敏度达到16.11％K-1。
本发明还提供了一种高灵敏多参数温度探针荧光粉在温度探测上的应用，用波长位于254纳米的紫外光照射该荧光粉，粉体被激发出两个分别位于544纳米和685纳米的荧光发射峰；在温度303K到443K的温度范围内：位于544纳米和685纳米的荧光发射峰的强度比值与温度成线性关系，Mn发射峰的半峰宽与温度成线性关系，Mn发射峰的峰值能量与温度成线性关系，基于上述三种线性关系，通过测量以下三个参数中的任一项或多项组合：两个荧光发射峰强度的比值、Mn发射峰的半峰宽、Mn发射峰的峰值能量，将测量得到的参数值代入相应的线性关系，得到材料所处环境的温度。
本发明还提供了一种高灵敏多参数温度探针荧光粉的制备方法，包括以下步骤：
步骤(1)、
选取含有钙离子的化合物，包括CaCO3、CaO、Ca(HCO3)2、Ca(OH)2中的任一种或多种组合；
选取含有镧离子的化合物，包括La2O3、La(NO3)3中的任一种或两种组合、选取含有钽离子的化合物，包括Ta2O5、LiTaO3中的任一种或两种组合；
选取含有锰离子的化合物，包括MnO、MnCO3、MnO2中的任一种或多种组合；
选取含有铽离子的化合物，包括Tb4O7、TbF3中的任一种或两种组合；
按化学通式Ca2LaTaO6:xmol％Mn2+，ymol％Tb3+中对应元素的化学计量比称取各原料，并按称取的各原料总质量与氯化钠质量比为3:1的比例，称取氯化钠；
步骤(2)、将步骤(1)中的各原料混合并充分研磨，待研磨均匀后置于坩埚中，在空气气氛下预烧，预烧温度为500-800℃，预烧时间为6-24小时；
步骤(3)、将步骤(2)预烧后的混合物自然冷却至室温，再次充分研磨均匀后，在还原气氛下煅烧，煅烧温度为900-1300℃，煅烧时间为3-12小时，随后自然冷却至室温，经去离子水洗涤，即得到化学通式为Ca2LaTaO6:xmol％Mn2+，ymol％Tb3+的双钙钛矿型钽酸盐荧光材料。
作为优选的制作方法，一种高灵敏多参数温度探针荧光粉的制备方法，包括以下步骤：
步骤(1)、
选取含有钙离子的化合物：Ca(OH)2；
选取含有镧离子的化合物：La(NO3)3；
选取含有钽离子的化合物：Ta2O5；
选取含有锰离子的化合物：MnCO3；
选取含有铽离子的化合物：Tb4O7；
按化学通式Ca2LaTaO6:0.01mol％Mn2+，0.05mol％Tb3+中对应元素的化学计量比称取各原料，并按称取的各原料总质量与氯化钠质量比为3:1的比例，称取氯化钠；
步骤(2)、将步骤(1)中的各原料混合并充分研磨，待研磨均匀后置于坩埚中，在空气气氛下预烧，预烧温度为800℃，预烧时间为12小时；
步骤(3)、将步骤(2)预烧后的混合物自然冷却至室温，再次充分研磨均匀后，在还原气氛下煅烧，煅烧温度为1100℃，煅烧时间为6小时，随后自然冷却至室温，经去离子水洗涤，即得到化学通式为Ca2LaTaO6:0.01mol％Mn2+，0.05mol％Tb3+的双钙钛矿型钽酸盐荧光材料。
本发明荧光粉应用于温度探测的有益效果：
用波长位于254纳米的短波紫外光照射该荧光粉，粉体被激发出两个分别位于544纳米和685纳米的荧光发射峰，如图1所示。在30℃到170℃的温度范围内(绝对温度303K到443K)，这两个光谱可分辨的荧光发射峰随温度变化有着明显不同的变化规律，且其强度的比值、Mn发射峰的半峰宽和峰值能量均与温度成线性关系(如图2、3、4所示)。这满足作为荧光温度探测材料的要求，通过测量这两个荧光发射峰强度的比值就可以标定出材料所处环境的温度。
通过实际温度探测计算，我们发现该材料的温度相对灵敏度最高达到了16.11％K-1，温度分辨率达到了10-3数量级。与之前报道的其他荧光温度探针材料相比有大幅地提高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是按实例3制备的荧光粉样品在不同温度下发光光谱；
图2是两个发射峰的强度比值与温度的线性变化关系图；
图3是锰离子发射峰的半峰宽随温度的线性变化关系图；
图4是锰离子发射峰的峰值能量随温度的线性变化关系图。
图5是计算得出的相对灵敏度曲线；
图6是计算得出的温度分辨率曲线。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
一种Mn2+-Tb3+共掺杂的双钙钛矿结构钽酸盐荧光粉，其化学通式为：Ca2LaTaO6:xmol％Mn2+，ymol％Tb3+，其中x为掺杂的锰离子Mn2+的摩尔百分数，取0.005≤x≤0.1，其中y为掺杂的铽离子Tb3+的摩尔百分数，取0.01≤y≤0.3。通过调节Mn2+离子和Tb3+离子的掺杂浓度，可以实现高灵敏度和优异的温度分辨率的测温性能。
上述技术方案所述的荧光粉的制备方法，采用熔盐法，其包含以下步骤：
步骤(1)、以含有钙离子的化合物、含有镧离子的化合物、含有钽离子的化合物、含有锰离子的化合物、含有铽离子的化合物为原料，按化学通式Ca2LaTaO6:xmol％Mn2+，ymol％Tb3+，其中x为掺杂的锰离子Mn2+的摩尔百分数，取0.005≤x≤0.1，其中y为掺杂的铽离子Tb3+的摩尔百分数，取0.01≤y≤0.3，按盐料比(3:1)分别称取氯化钠。
步骤(2)、将步骤(1)中的各原料混合并充分研磨，待研磨均匀后置于坩埚中，在空气气氛下煅烧，煅烧温度为500-800℃，煅烧时间为6-24小时；
步骤(3)、将步骤(2)煅烧后的混合物自然冷却至室温，再次充分研磨均匀后，在还原气氛下煅烧，煅烧温度为900-1300℃，煅烧时间为3-12小时，随后自然冷却至室温，经去离子水洗涤，即得到化学通式为Ca2LaTaO6:xmol％Mn2+，ymol％Tb3+的双钙钛矿结构的钽酸盐荧光粉。
进一步地，步骤(1)中含有钙离子Ca2+的化合物为CaCO3、CaO、Ca(HCO3)2、Ca(OH)2中的一种或多种；含有镧离子La3+的化合物为La2O3、La(NO3)3中的一种或两种；含有钽离子Ta5+的化合物为Ta2O5、LiTaO3中的一种或两种；含有铽离子Tb3+的化合物为Tb4O7、TbF3中的一种或两种；含有锰离子的化合物为MnO、MnCO3、MnO2中的一种或多种。
实施例1：制备Ca2LaTaO6:0.005mol％Mn2+，0.01mol％Tb3+荧光粉
按化学通式Ca2LaTaO6:0.005mol％Mn2+，0.01mol％Tb3+中对应元素的化学计量比，分别称取CaCO3：0.2g、La2O3：0.3258g、Ta2O5：0.4418g、MnO：0.0004g，Tb4O7：0.0019g，NaCl：2.9028g，置于玛瑙研钵中充分研磨均匀后置于坩埚中，在空气气氛下煅烧，煅烧温度为800℃，煅烧时间为12小时，自然冷却至室温后，将样品取出。将煅烧后的样品混合物充分研磨均匀后，在还原气氛下煅烧，煅烧温度为1100℃，煅烧时间为6小时，随后随炉冷却至室温，经去离子水洗涤，即得到目标产物Ca2LaTaO6:0.005mol％Mn2+，0.01mol％Tb3+。
由荧光光谱仪测量得到在短波紫外光(254纳米)激发条件下的，30℃到230℃的温度范围内(绝对温度303K到503K)的光致发射谱，可探测到源自Tb3+和Mn2+的双模发光。随着温度升高，源自Tb3+的544纳米处发射强度随温度升高而略微增加，而源自Mn2+的685纳米处的发射强度急剧下降(如图1所示)。根据光谱测量的两个发射峰强度，计算强度比值，然后在图2中所给线性关系图中比对，就可以标定出材料所处环境的温度。同样地，也可从光谱结果中得到半峰宽和峰值能量，然后在图3和图4中的线性关系图中比对，标定出材料所处环境的温度。其相对灵敏度最高达到了8.48％K-1。
实施例2：制备Ca2LaTaO6:0.01mol％Mn2+，0.01mol％Tb3+荧光粉
按化学通式Ca2LaTaO6:0.01mol％Mn2+，0.01mol％Tb3+中对应元素的化学计量比，分别称取CaCO3：0.2g、La2O3：0.3258g、Ta2O5：0.4418g、MnO：0.0007g，Tb4O7：0.0019g，NaCl：2.9028g，置于玛瑙研钵中充分研磨均匀后置于坩埚中，在空气气氛下煅烧，煅烧温度为800℃，煅烧时间为12小时，自然冷却至室温后，将样品取出。将煅烧后的样品混合物充分研磨均匀后，在还原气氛下煅烧，煅烧温度为1100℃，煅烧时间为6小时，随后随炉冷却至室温，经去离子水洗涤，即得到目标产物Ca2LaTaO6:0.01mol％Mn2+，0.01mol％Tb3+。
由荧光光谱仪测量样品的温度相关的光致发射谱，可探测到源自Mn2+和Tb3+的双模发光，经计算，其相对灵敏度最高达到了11.67％K-1。
实施例3：制备Ca2LaTaO6:0.1mol％Mn2+，0.01mol％Tb3+荧光粉
按化学通式Ca2LaTaO6:0.1mol％Mn2+，0.01mol％Tb3+中对应元素的化学计量比，分别称取CaCO3：0.2g、La2O3：0.3258g、Ta2O5：0.4418g、MnO：0.0071g，Tb4O7：0.0019g，NaCl：2.9028g，置于玛瑙研钵中充分研磨均匀后置于坩埚中，在空气气氛下煅烧，煅烧温度为800℃，煅烧时间为12小时，自然冷却至室温后，将样品取出。将煅烧后的样品混合物充分研磨均匀后，在还原气氛下煅烧，煅烧温度为1100℃，煅烧时间为6小时，随后随炉冷却至室温，经去离子水洗涤，即得到目标产物Ca2LaTaO6:0.1mol％Mn2+，0.01mol％Tb3+。
由荧光光谱仪测量样品的温度相关的光致发射谱，可探测到源自Mn2+和Tb3+的双模发光，经计算，其相对灵敏度最高达到了10.46％K-1。
实施例4：制备Ca2LaTaO6:0.01mol％Mn2+，0.05mol％Tb3+荧光粉
按化学通式Ca2LaTaO6:0.01mol％Mn2+，0.05mol％Tb3+中对应元素的化学计量比，分别称取CaCO3：0.2g、La2O3：0.3258g、Ta2O5：0.4418g、MnO：0.0007g，Tb4O7：0.0093g，NaCl：2.9028g，置于玛瑙研钵中充分研磨均匀后置于坩埚中，在空气气氛下煅烧，煅烧温度为800℃，煅烧时间为12小时，自然冷却至室温后，将样品取出。将煅烧后的样品混合物充分研磨均匀后，在还原气氛下煅烧，煅烧温度为1100℃，煅烧时间为6小时，随后随炉冷却至室温，经去离子水洗涤，即得到目标产物Ca2LaTaO6:0.01mol％Mn2+，0.05mol％Tb3+。
由荧光光谱仪测量样品的温度相关的光致发射谱，可探测到源自Mn2+和Tb3+的双模发光，经计算，其绝对灵敏度最高达到了16.11％K-1。
实施例5：制备Ca2LaTaO6:0.01mol％Mn2+，0.10mol％Tb3+荧光粉
按化学通式Ca2LaTaO6:0.01mol％Mn2+，0.10mol％Tb3+中对应元素的化学计量比，分别称取CaCO3：0.2g、La2O3：0.3258g、Ta2O5：0.4418g、MnO：0.0007g，Tb4O7：0.0187g，NaCl：2.9028g，置于玛瑙研钵中充分研磨均匀后置于坩埚中，在空气气氛下煅烧，煅烧温度为800℃，煅烧时间为12小时，自然冷却至室温后，将样品取出。将煅烧后的样品混合物充分研磨均匀后，在还原气氛下煅烧，煅烧温度为1100℃，煅烧时间为6小时，随后随炉冷却至室温，经去离子水洗涤，即得到目标产物Ca2LaTaO6:0.01mol％Mn2+，0.10mol％Tb3+。
由荧光光谱仪测量样品的温度相关的光致发射谱，可探测到源自Mn2+和Tb3+的双模发光，经计算，其绝对灵敏度最高达到了14.78％K-1。
实施例6：制备Ca2LaTaO6:0.01mol％Mn2+，0.20mol％Tb3+荧光粉
按化学通式Ca2LaTaO6:0.01mol％Mn2+，0.20mol％Tb3+中对应元素的化学计量比，分别称取CaO：0.1122g、La(NO3)3：0.4330g、Ta2O5：0.4418g、MnCO3：0.0012g，Tb4O7：0.0374g，NaCl：2.9028g，置于玛瑙研钵中充分研磨均匀后置于坩埚中，在空气气氛下煅烧，煅烧温度为800℃，煅烧时间为12小时，自然冷却至室温后，将样品取出。将煅烧后的样品混合物充分研磨均匀后，在还原气氛下煅烧，煅烧温度为1100℃，煅烧时间为6小时，随后随炉冷却至室温，经去离子水洗涤，即得到目标产物Ca2LaTaO6:0.01mol％Mn2+，0.20mol％Tb3+。
由荧光光谱仪测量样品的温度相关的光致发射谱，可探测到源自Mn2+和Tb3+的双模发光，经计算，其绝对灵敏度最高达到了9.85％K-1。
实施例7：制备Ca2LaTaO6:0.01mol％Mn2+，0.30mol％Tb3+荧光粉
按化学通式Ca2LaTaO6:0.01mol％Mn2+，0.30mol％Tb3+中对应元素的化学计量比，分别称取Ca(OH)2：0.1482g、La(NO3)3：0.4330g、Ta2O5：0.4418g、MnCO3：0.0012g，Tb4O7：0.0561g，NaCl：2.9028g，置于玛瑙研钵中充分研磨均匀后置于坩埚中，在空气气氛下煅烧，煅烧温度为800℃，煅烧时间为12小时，自然冷却至室温后，将样品取出。将煅烧后的样品混合物充分研磨均匀后，在还原气氛下煅烧，煅烧温度为1100℃，煅烧时间为6小时，随后随炉冷却至室温，经去离子水洗涤，即得到目标产物Ca2LaTaO6:0.01mol％Mn2+，0.30mol％Tb3+。
由荧光光谱仪测量样品的温度相关的光致发射谱，可探测到源自Mn2+和Tb3+的双模发光，经计算，其绝对灵敏度最高达到了7.62％K-1。
实施例8：制备Ca2LaTaO6:0.01mol％Mn2+，0.05mol％Tb3+荧光粉
按化学通式制备Ca2LaTaO6:0.01mol％Mn2+，0.05mol％Tb3+中对应元素的化学计量比，分别称取CaCO3：0.2g、La2O3：0.3258g、Ta2O5：0.4418g、MnO：0.0007g，Tb4O7：0.0093g，NaCl：2.9028g，置于玛瑙研钵中充分研磨均匀后置于坩埚中，在空气气氛下煅烧，煅烧温度为700℃，煅烧时间为18小时，自然冷却至室温后，将样品取出。将煅烧后的样品混合物充分研磨均匀后，在还原气氛下煅烧，煅烧温度为1100℃，煅烧时间为6小时，随后随炉冷却至室温，经去离子水洗涤，即得到目标产物Ca2LaTaO6:0.01mol％Mn2+，0.05mol％Tb3+。
由荧光光谱仪测量样品的温度相关的光致发射谱，可探测到源自Mn2+和Tb3+的双模发光，经计算，其绝对灵敏度最高达到了15.27％K-1。
实施例9：制备Ca2LaTaO6:0.01mol％Mn2+，0.05mol％Tb3+荧光粉
按化学通式制备Ca2LaTaO6:0.01mol％Mn2+，0.05mol％Tb3+中对应元素的化学计量比，分别称取CaCO3：0.2g、La2O3：0.3258g、Ta2O5：0.4418g、MnO：0.0007g，Tb4O7：0.0093g，NaCl：2.9028g，置于玛瑙研钵中充分研磨均匀后置于坩埚中，在空气气氛下煅烧，煅烧温度为500℃，煅烧时间为24小时，自然冷却至室温后，将样品取出。将煅烧后的样品混合物充分研磨均匀后，在还原气氛下煅烧，煅烧温度为1100℃，煅烧时间为6小时，随后随炉冷却至室温，经去离子水洗涤，即得到目标产物Ca2LaTaO6:0.01mol％Mn2+，0.05mol％Tb3+。
由荧光光谱仪测量样品的温度相关的光致发射谱，可探测到源自Mn2+和Tb3+的双模发光，经计算，其绝对灵敏度最高达到了13.79％K-1。
实施例10：制备Ca2LaTaO6:0.01mol％Mn2+，0.05mol％Tb3+荧光粉
按化学通式制备Ca2LaTaO6:0.01mol％Mn2+，0.05mol％Tb3+中对应元素的化学计量比，分别称取CaCO3：0.2g、La2O3：0.3258g、Ta2O5：0.4418g、MnO：0.0007g，Tb4O7：0.0093g，NaCl：2.9028g，置于玛瑙研钵中充分研磨均匀后置于坩埚中，在空气气氛下煅烧，煅烧温度为900℃，煅烧时间为6小时，自然冷却至室温后，将样品取出。将煅烧后的样品混合物充分研磨均匀后，在还原气氛下煅烧，煅烧温度为1300℃，煅烧时间为3小时，随后随炉冷却至室温，经去离子水洗涤，即得到目标产物Ca2LaTaO6:0.01mol％Mn2+，0.05mol％Tb3+。
由荧光光谱仪测量样品的温度相关的光致发射谱，可探测到源自Mn2+和Tb3+的双模发光，经计算，其绝对灵敏度最高达到了11.61％K-1。
实施例11：制备Ca2LaTaO6:0.01mol％Mn2+，0.05mol％Tb3+荧光粉
按化学通式制备Ca2LaTaO6:0.01mol％Mn2+，0.05mol％Tb3+中对应元素的化学计量比，分别称取CaCO3：0.2g、La2O3：0.3258g、Ta2O5：0.4418g、MnO：0.0007g，Tb4O7：0.0093g，NaCl：2.9028g，置于玛瑙研钵中充分研磨均匀后置于坩埚中，在空气气氛下煅烧，煅烧温度为800℃，煅烧时间为12小时，自然冷却至室温后，将样品取出。将煅烧后的样品混合物充分研磨均匀后，在还原气氛下煅烧，煅烧温度为1300℃，煅烧时间为3小时，随后随炉冷却至室温，经去离子水洗涤，即得到目标产物Ca2LaTaO6:0.01mol％Mn2+，0.05mol％Tb3+。
由荧光光谱仪测量样品的温度相关的光致发射谱，可探测到源自Mn2+和Tb3+的双模发光，经计算，其绝对灵敏度最高达到了14.69％K-1。
实施例12：制备Ca2LaTaO6:0.01mol％Mn2+，0.05mol％Tb3+荧光粉
按化学通式Ca2LaTaO6:0.01mol％Mn2+，0.05mol％Tb3+中对应元素的化学计量比，分别称取CaO：0.2240g、Gd(NO3)3：0.6865g、LiTaO3：0.2359g、MnO：0.0007g，Tb4O7：0.0093g，NaCl：2.9028g，置于玛瑙研钵中充分研磨均匀后置于坩埚中，在空气气氛下煅烧，煅烧温度为800℃，煅烧时间为12小时，自然冷却至室温后，将样品取出。将煅烧后的样品混合物充分研磨均匀后，在还原气氛下煅烧，煅烧温度为900℃，煅烧时间为12小时，随后随炉冷却至室温，经去离子水洗涤，即得到目标产物Ca2LaTaO6:0.01mol％Mn2+，0.05mol％Tb3+。
由荧光光谱仪测量样品的温度相关的光致发射谱，可探测到源自Mn2+和Tb3+的双模发光，经计算，其绝对灵敏度最高达到了9.30％K-1。
以上所述，仅为本发明部分具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高灵敏多参数温度探针荧光粉，其特征在于，
其化学通式为：Ca2LaTaO6:xmol％Mn2+，ymol％Tb3+，其中x为掺杂的锰离子Mn2+的摩尔百分数，取0.005≤x≤0.1，其中y为掺杂的铽Tb3+的摩尔百分数，取0.01≤y≤0.3。
2.如权利要求1所述的一种高灵敏多参数温度探针荧光粉，其特征在于，为Mn2+-Tb3+共掺杂的双钙钛矿结构钽酸盐荧光粉。
3.如权利要求2所述的一种高灵敏多参数温度探针荧光粉，其特征在于，
所述Mn2+-Tb3+共掺杂的双钙钛矿结构钽酸盐荧光温度探针材料的化学通式具体为：Ca2LaTaO6:0.01mol％Mn2+，0.05mol％Tb3+，绝对灵敏度达到16.11％K-1。
4.如权利要求2所述的一种高灵敏多参数温度探针荧光粉在温度探测上的应用，其特征在于，
用波长位于254纳米的紫外光照射该荧光粉，粉体被激发出两个分别位于544纳米和685纳米的荧光发射峰；
在温度303K到443K的温度范围内：
位于544纳米和685纳米的荧光发射峰的强度比值与温度成线性关系，
Mn发射峰的半峰宽与温度成线性关系，
Mn发射峰的峰值能量与温度成线性关系，
基于上述三种线性关系，通过测量以下三个参数中的任一项或多项：
两个荧光发射峰强度的比值、Mn发射峰的半峰宽、Mn发射峰的峰值能量，
将测量得到的参数值代入相应的线性关系，得到材料所处环境的温度。
5.如权利要求2所述的一种高灵敏多参数温度探针荧光粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)、
选取含有钙离子的化合物，包括CaCO3、CaO、Ca(HCO3)2、Ca(OH)2中的任一种或多种组合；
选取含有镧离子的化合物，包括La2O3、La(NO3)3中的任一种或两种组合、选取含有钽离子的化合物，包括Ta2O5、LiTaO3中的任一种或两种组合；
选取含有锰离子的化合物，包括MnO、MnCO3、MnO2中的任一种或多种组合；
选取含有铽离子的化合物，包括Tb4O7、TbF3中的任一种或两种组合；
按化学通式Ca2LaTaO6:xmol％Mn2+，ymol％Tb3+中对应元素的化学计量比称取各原料，并按称取的各原料总质量与氯化钠质量比为3:1的比例，称取氯化钠；
步骤(2)、将步骤(1)中的各原料混合并充分研磨，待研磨均匀后置于坩埚中，在空气气氛下预烧，预烧温度为500-800℃，预烧时间为6-24小时；
步骤(3)、将步骤(2)预烧后的混合物自然冷却至室温，再次充分研磨均匀后，在还原气氛下煅烧，煅烧温度为900-1300℃，煅烧时间为3-12小时，随后自然冷却至室温，经去离子水洗涤，即得到化学通式为Ca2LaTaO6:xmol％Mn2+，ymol％Tb3+的双钙钛矿型钽酸盐荧光材料。
6.如权利要求2所述的一种高灵敏多参数温度探针荧光粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)、
选取含有钙离子的化合物：Ca(OH)2；
选取含有镧离子的化合物：La(NO3)3；
选取含有钽离子的化合物：Ta2O5；
选取含有锰离子的化合物：MnCO3；
选取含有铽离子的化合物：Tb4O7；
按化学通式Ca2LaTaO6:0.01mol％Mn2+，0.05mol％Tb3+中对应元素的化学计量比称取各原料，并按称取的各原料总质量与氯化钠质量比为3:1的比例，称取氯化钠；
步骤(2)、将步骤(1)中的各原料混合并充分研磨，待研磨均匀后置于坩埚中，在空气气氛下预烧，预烧温度为800℃，预烧时间为12小时；
步骤(3)、将步骤(2)预烧后的混合物自然冷却至室温，再次充分研磨均匀后，在还原气氛下煅烧，煅烧温度为1100℃，煅烧时间为6小时，随后自然冷却至室温，经去离子水洗涤，即得到化学通式为Ca2LaTaO6:0.01mol％Mn2+，0.05mol％Tb3+的双钙钛矿型钽酸盐荧光材料。
CN202210678166.3A 2022-06-16 2022-06-16 一种高灵敏多参数温度探针荧光粉及其制备方法和应用 Active CN115029137B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210678166.3A CN115029137B (zh) 2022-06-16 2022-06-16 一种高灵敏多参数温度探针荧光粉及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210678166.3A CN115029137B (zh) 2022-06-16 2022-06-16 一种高灵敏多参数温度探针荧光粉及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115029137A true CN115029137A (zh) 2022-09-09
CN115029137B CN115029137B (zh) 2023-07-28

Family

ID=83125634

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210678166.3A Active CN115029137B (zh) 2022-06-16 2022-06-16 一种高灵敏多参数温度探针荧光粉及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115029137B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116285983A (zh) * 2023-03-30 2023-06-23 安徽工业大学 一种具有自还原效应的锰掺杂红绿光荧光粉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
EP0060647A1 (en) * 1981-03-17 1982-09-22 The Secretary of State for Defence in Her Britannic Majesty's Government of the United Kingdom of Great Britain and Cathode ray tube phosphors
US20080102012A1 (en) * 2006-10-04 2008-05-01 Sharp Kabushiki Kaisha Phosphor
CN101921589A (zh) * 2009-06-17 2010-12-22 中国科学院上海硅酸盐研究所 用于白光led的铌酸盐或钽酸盐荧光材料及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0060647A1 (en) * 1981-03-17 1982-09-22 The Secretary of State for Defence in Her Britannic Majesty's Government of the United Kingdom of Great Britain and Cathode ray tube phosphors
US20080102012A1 (en) * 2006-10-04 2008-05-01 Sharp Kabushiki Kaisha Phosphor
CN101921589A (zh) * 2009-06-17 2010-12-22 中国科学院上海硅酸盐研究所 用于白光led的铌酸盐或钽酸盐荧光材料及其制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KYUTECH，ETC: "Luminescence of Tb3+ at B sites in A2LaTaO6 (A=Ca, Ba):Tb3+", 《第64回应用物理学会春季学术讲演会讲演文稿集》, pages 12 - 174 *
RENPING CAO,ETC: "Synthesis and photoluminescence properties of Ca2LaTaO6:Mn4+ phosphor for plant growth LEDs", 《JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS》, vol. 780, pages 749 - 755, XP085587204, DOI: 10.1016/j.jallcom.2018.12.027 *
XIAODONG ZHOU，ETC: "Improved deep red emission of Ca2LaTaO6:Mn4+ by codoping Dy3+", 《OPTICAL MATERIALS》, vol. 107, pages 110044 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116285983A (zh) * 2023-03-30 2023-06-23 安徽工业大学 一种具有自还原效应的锰掺杂红绿光荧光粉及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN115029137B (zh) 2023-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wu et al. Er 3+/Yb 3+ codoped phosphor Ba 3 Y 4 O 9 with intense red upconversion emission and optical temperature sensing behavior
CN113292998B (zh) 一种双激活离子掺杂双钙钛矿型荧光温度探针材料及其制备方法和应用
CN109135750B (zh) 高灵敏度与信号甄别度的光学测温材料及制备方法和应用
CN112745836B (zh) 一种Eu2+、Eu3+离子共激活的光学温度传感材料及制备方法
CN111073642B (zh) 一种新型自校准荧光温度探针材料及其制备方法和应用
CN115029137B (zh) 一种高灵敏多参数温度探针荧光粉及其制备方法和应用
Rao et al. Targeted high-precision up-converting thermometer platform over multiple temperature zones with Er 3+
CN114479853B (zh) 一种光学温度传感材料及其应用
Taleb et al. Ultrasensitive optical thermometry using Tb 3+ doped NaSrGd (MoO 4) 3 based on single band ratiometric luminescence
CN111073643A (zh) 一种元素铕和锰共同掺杂的温度探针材料及其制备方法
CN113403075B (zh) 一种Mn4+-Sm3+共掺杂的锑酸盐荧光温度探针材料及其制备方法和应用
CN106701079A (zh) 一种近红外区力致发光荧光粉及其制备方法
Zanuto et al. Two ratiometric thermometry methods based on the interplay between Eu2+ and Eu3+ and single Eu3+ emissions on OH−-free low-silica calcium aluminosilicate glass
CN109945987B (zh) 一种在较高温度区间实现高灵敏测温的方法
CN114958332B (zh) 一种发光热致变色荧光材料及其制备方法和应用
CN114437725B (zh) 基于三价铽和三价铕共掺杂的温度传感材料及其制备方法和应用
CN114292648B (zh) 一种基于铈和锰掺杂的镁铝尖晶石荧光温度传感材料及其在温度测量中的应用
CN110330971B (zh) 一种高灵敏性的上转换测温材料及其制备方法和应用
Li et al. Designing dual-emission phosphors for temperature warning indication and dual-mode luminescence thermometry
Liu et al. Design and fabrication of a bimodal emitting phosphor by co-doping two different activators for high sensitivity temperature sensing
CN113930238B (zh) 一种余辉测温材料及其制备方法和应用
CN110440949B (zh) 基于铋锰共掺杂双发光特性的高灵敏度温度测量方法和应用
CN114606001B (zh) 一种高灵敏度的荧光测温材料及其制备方法
Yin et al. BaAl 2 O 4: Eu 2+–Al 2 O 3 ceramics for wide range optical temperature sensing
CN115678555B (zh) 一种铕锰离子共掺杂荧光粉及其制备方法和应用

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