【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于光學溫度傳感，具體涉及一種基于雙模熱響應上轉換發光的溫度傳感材料及其制備方法和應用。
技術介紹
1、稀土上轉換發光材料具備強可見光發射、長壽命、響應快、非接觸、抗干擾能力強、測溫分辨率高等優點，在光學測溫方面應用前景廣闊。其中熒光強度比(fluorescenceintensity?ratio,fir)技術的溫度傳感，是利用兩個發光峰強度的比值隨溫度變化的關系來反映周圍環境的檢測技術，是目前研究最多應用最廣的光學測溫技術。隨著熒光溫度傳感技術的發展，人們對上轉換發光材料的性能，尤其是上轉換發光效率，提出了越來越高的要求。除了發光效率，材料的發光熱穩定性也是衡量其能否實現實際應用的一個重要指標。然而，目前大部分稀土上轉換發光材料的發光效率會隨著溫度的升高而顯著降低，即發生熒光熱猝滅，這嚴重阻礙了其在光學溫度傳感方面的應用。
2、一般來說，高溫導致發光材料熒光猝滅主要是由于溫度升高，基質晶格的振動加劇導致電子-聲子相互作用增強以及無輻射躍遷速率增大，從而造成發光強度以及壽命減小。
3、sillen-aurivillius鈣鈦礦結構的層狀bi4m0.5ti0.5o8x(m＝w，mo；x＝cl，br)，其[bi2o2]2+層和交錯的帶負電的離子/多面體層以范德華力連接并形成內建電場。在范德華力連接形成的二維層狀晶體中，聲子沿材料二維結構方向具有更高效的遷移能力，而電子主要沿三維方向傳輸和遷移，存在的內建電場將誘導電子定向遷移從而降低高溫下聲子-電子的耦合度，實現一定程度的聲電解耦，有效抑制聲子散射。因
技術實現思路
1、為解決現有上轉換材料熱猝滅嚴重、發光效率低的問題，本專利技術的目的之一是提供一種雙模熱響應上轉換發光的溫度傳感材料，所述材料的化學式為：bi4-yti0.5m0.5o8x:rey，其中y＝0.01～0.2，m為w或mo，x為cl或br，re為er或yb/er，當稀土離子單摻雜時re為er，當稀土離子雙摻雜時re為yb/er。
2、使用er離子單摻或yb/er共摻雜bi4m0.5ti0.5o8x，獲得了一種具有雙模熱響應且近紅外發光熱增強的上轉換材料，在293k～493k時，最佳的絕對靈敏度和相對靈敏度分別為72.26％k-1和8.27％k-1。
3、本專利技術的另一目的在于提供一種稀雙模熱響應上轉換發光的溫度傳感材料的制備方法，包括以下步驟：
4、(1)將鉍源溶于甘露醇溶劑中，攪拌混勻后加入鹵化物的水溶液，將所得混合溶液進行水熱反應，離心、洗滌、烘干后制得biox前驅體，其中x為cl或br；
5、(2)將biox、bi2o3、mo3、tio2、稀土離子混合均勻后加入nacl、kcl充分研磨攪拌得到混合物，將混合物燒結處理，洗滌，烘干，即得bi4-yti0.5m0.5o8x:rey熒光粉，其中y＝0.01～0.2，m為w或mo，x為cl或br，re為er或yb/er。
6、優選的，步驟(1)中鉍源與甘露醇溶液的摩爾體積比為(0.05～0.1):30，單位mol:ml；所述的鉍源為bi(no3)3·5h2o、cbi2o5、bi2(so4)3、bi2o3、bipo4中的一種，所述甘露醇溶劑的摩爾濃度為0.1mol/ml。
7、優選的，步驟(1)中鹵化物的水溶液與甘露醇溶劑的體積比為(2～3):30，鹵化物的水溶液摩爾濃度為2.5mol/ml，鹵化物為含cl或br的鹵化物。
8、優選的，步驟(1)中所述的水熱反應溫度為120℃～220℃，水熱反應時間為6～36h。
9、優選的，步驟(2)中的稀土離子源為recl3、re2o3中的一種或多種；所述稀土離子為er或yb/er。
10、優選的，步驟(2)中bi2o3、biox、mo3、tio2、稀土離子的物質的量之比為(2.80～2.99):2:1:1:(0.01～0.3)，其中mo3為wo3或moo3。
11、優選的，步驟(2)中nacl和kcl的加入量為biox、bi2o3、mo3、tio2、稀土離子總質量的1～20倍，其中nacl和kcl的物質的量之比為1:1。
12、優選的，步驟(2)中所述燒結溫度為400～800℃，空氣氛圍燒結1～24h。
13、本專利技術制備得到的雙模熱響應上轉換發光的溫度傳感材料在光學溫度傳感中的應用。
14、本專利技術的有益效果
15、(1)本專利技術中bi4-yti0.5m0.5o8x:rey的一種基于雙模熱響應上轉換發光的溫度傳感材料具有很好的發光性質，且物理化學性質穩定，制備方法簡單、反應條件溫和，原材料成本低；該材料有望作為高敏感光學防偽材料、紫外探測器，溫度傳感器，光伏鐵電材料，光機械材料傳感材料的應用。
16、(2)本專利技術制備的雙模熱響應上轉換發光的溫度傳感材料表現出發光強度強，同時隨溫度升高er3+離子在可見光和近紅外光發射波段展現出相反的熱響應現象，并實現800nm近紅外發光熱增強。這種相反的響應特點可以有效提高光學溫度傳感靈敏度，對于設計和開發精確、高效的光學溫度計有極大意義。
17、(3)本專利技術制備得到的bi4-yti0.5m0.5o8x:rey在熒光強度模式和熒光壽命模式下都具有較高的光學溫度靈敏度，是一種可以用于高溫環境檢測的寬溫度測量范圍光學溫度傳感材料，在光學溫度傳感領域有較大應用潛力。
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1.一種基于雙模熱響應上轉換發光的溫度傳感材料，其特征在于：其化學式為：Bi4-yTi0.5M0.5O8X:REy，其中y＝0.01～0.2，M為W或Mo，X為Cl或Br，RE為Er或Yb/Er。
2.權利要求1所述基于雙模熱響應上轉換發光的溫度傳感材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：
3.根據權利要求2所述基于雙模熱響應上轉換發光的溫度傳感材料的制備方法，其特征在于：步驟(1)中鉍源與甘露醇溶液的摩爾體積比為(0.05～0.1):30，單位mol:mL；所述的鉍源為Bi(NO3)3·5H2O、CBi2O5、Bi2(SO4)3、Bi2O3、BiPO4中的一種，所述甘露醇溶劑的摩爾濃度為0.1mol/mL。
4.根據權利要求2所述基于雙模熱響應上轉換發光的溫度傳感材料的制備方法，其特征在于：步驟(1)中鹵化物的水溶液與甘露醇溶劑的體積比為(2～3):30，鹵化物的水溶液摩爾濃度為2.5mol/mL，鹵化物為含Cl或Br的鹵化物。
5.根據權利要求2所述基于雙模熱響應上轉換發光的溫度傳感材料的制備方法，其特征在于：步驟(1)中所述
6.根據權利要求2所述基于雙模熱響應上轉換發光的溫度傳感材料的制備方法，其特征在于：步驟(2)中的稀土離子源為RECl3、RE2O3中的一種或多種；所述稀土離子為Er或Yb/Er。
7.根據權利要求2所述基于雙模熱響應上轉換發光的溫度傳感材料的制備方法，其特征在于：步驟(2)中Bi2O3、BiOX、MO3、TiO2、稀土離子的物質的量之比為(2.80～2.99):2:1:1:(0.01～0.3)，其中MO3為WO3或MoO3。
8.根據權利要求2所述基于雙模熱響應上轉換發光的溫度傳感材料的制備方法，其特征在于：步驟(2)中NaCl和KCl的加入量為BiOX、Bi2O3、MO3、TiO2、稀土離子總質量的1～20倍，其中NaCl和KCl的物質的量之比為1:1。
9.根據權利要求2所述基于雙模熱響應上轉換發光的溫度傳感材料的制備方法，其特征在于：步驟(2)中所述燒結溫度為400～800℃，空氣氛圍燒結1～24h。
10.權利要求1所述基于雙模熱響應上轉換發光的溫度傳感材料在光學溫度傳感中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種基于雙模熱響應上轉換發光的溫度傳感材料，其特征在于：其化學式為：bi4-yti0.5m0.5o8x:rey，其中y＝0.01～0.2，m為w或mo，x為cl或br，re為er或yb/er。
2.權利要求1所述基于雙模熱響應上轉換發光的溫度傳感材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：
3.根據權利要求2所述基于雙模熱響應上轉換發光的溫度傳感材料的制備方法，其特征在于：步驟(1)中鉍源與甘露醇溶液的摩爾體積比為(0.05～0.1):30，單位mol:ml；所述的鉍源為bi(no3)3·5h2o、cbi2o5、bi2(so4)3、bi2o3、bipo4中的一種，所述甘露醇溶劑的摩爾濃度為0.1mol/ml。
4.根據權利要求2所述基于雙模熱響應上轉換發光的溫度傳感材料的制備方法，其特征在于：步驟(1)中鹵化物的水溶液與甘露醇溶劑的體積比為(2～3):30，鹵化物的水溶液摩爾濃度為2.5mol/ml，鹵化物為含cl或br的鹵化物。
5.根據權利要求2所述基于雙模熱響應上轉換發光的溫度傳感材料的制備方法，其特征在于：步驟(1)中所述的水熱反應溫度為1...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李永進，趙雪婷，王田慧，李志峰，宋志國，尹兆益，邱建備，
申請(專利權)人：昆明理工大學，
類型：發明
國別省市：
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