新型核壳结构光温传感材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光温传感技术领域，尤其涉及一种新型核壳结构光温传感材料的制备 方法。
【背景技术】
[0002] 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。当材料受到紫外、可见光或红外区的 光激发，发射出荧光。光温传感的机理是基于探测高温环境下发光物体的荧光光谱随温度 的变化来实现温度的监控，利用稀土离子相邻热耦合能级发射的荧光随着温度的增加呈指 数变化趋势，通过检测其荧光强度比就可以得到所需的温度。
[0003] 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，而 且这个波段直接吻合稀土离子Yb 3+的吸收能级。据报道，在980nm红外光激发下Yb 3+离 子可以有效地敏化Er3+和Tm3+离子发出高效的上转换荧光。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。为了避免这种因氧化带来的限制性，我们采用高温热解法制备了 高效发光能力的双层核壳结构材料，进一步通过水解法在表面包覆一层SiO 2阻碍内部核 被氧化。本发明提供一种新型三层核壳结构材料及其制备方法，通过监控三层核壳结构 NaYa 7SYb。. 2Era Q2F4@NaYF4@Si0jP NaY。. 747Yb。. 25Tm。. M3F4@NaYF4@Si02 的变温荧光光谱来实现温 度测量。
【发明内容】
[0004] 发明目的：公开了一种具有光温传感性能的新型核壳结构材料及其制备方法。
[0005] 技术方案：一种具有光温传感性能的新型核壳结构材料，其构成及化学表达式为： NaYa 7SYb。. 2Era Q2F4@NaYF4@Si02或 NaY α 747Yba 25Tma -F4ONaYF4OSiO2，其中，" 0 " 表示包覆。
[0006] 具有光温传感性能的新型核壳结构材料的制备方法：NaY。. 7SYb。. 2Er。. ^F4ONaYF4O SiOjP NaYQ.747YbQ.25TmQ. QQ3F4_aYF40Si02其中，"0"表现包覆，"："表示掺杂。
[0007] (1)采用高温热解法制备似￥。.7抑。.此。.。芯荧光纳米核材料。称取0.1360克醋酸 钠，0. 3338克醋酸钇，0. 1024克醋酸镱和0. 0101克醋酸铒置于容器中，加入16ml的油酸， 8ml的油胺，通入氩气升温至120°C，保温30min，然后升温至275°C，保温30min ;反应结束 后，降至室温，加入过量的乙醇，离心分离，并70°C烘干，即得到Yb，Er共同掺杂的NaYFjfi 米核材料。
[0008] (2)采用高温热解法在第一步得到的NaY。. 7SYba 2Er。. ffiF4荧光纳米核材料表面包覆 一层NaYF4纳米壳材料。称取0. 5mmol NaYF4:Yb，Er分散到5ml环己烷中，称量0. 136克醋 酸钠，0. 428克醋酸钇，加入16ml的油酸，8ml的油胺，通入氩气升温至120°C，保温30min， 然后升温至275°C，保温30min;反应结束后，降至室温，加入过量的乙醇，离心分离，即在 NaYO. 78YbO. 2Er0.0 2F4荧光纳米晶核材料表面包覆一层NaYF4纳米壳材料。
[0009] (3)采用水解法在第二步得到的核壳结构材料NaYQ.7SYb Q.2ErQ.Q2F4@NaYF^面包覆 一层SiOJ莫材料。称取30mg NaYF4 = Yb, ErONaYF4样品分散到5ml环己烷中，加入到80ml的 异丙醇中，超声30min ;加入8. 94ml浓度为28%的胺水，7. 5ml的去离子水，0.1 ml的硅酸乙 酯（TEOS)，将混合液超声2h，离心分离，清洗，并60°C烘干；500°C退火2h，即在核壳结构材 料 NaYO. 78YbO. 2Er0.0 2F4@NaYF4表面包覆一层 SiO J莫材料。
[0010] (4)采用高温热解法制备NaYa荧光纳米核材料。称取0. 1360克 醋酸钠，0. 3338克醋酸钇，0. 1024克醋酸镱和0. 0101克醋酸铥置于容器中，加入16ml的油 酸，8ml的油胺，通入氩气升温至120°C，保温30min，然后升温至275°C，保温30min ;反应结 束后，降至室温，加入过量的乙醇，离心分离，并70°C烘干，即得到NaWbuTm。.。。^纳米 核材料。
[0011] (5)采用高温热解法在第一步得到的NaYa 747Yba25Tma(M3F4荧光纳米核材料表面包 覆一层NaYF4纳米壳材料。称取0. 5mmol NaYF4: Yb, Tm分散到5ml环己烷中，称量0. 136克醋 酸钠，0. 428克醋酸钇，加入16ml的油酸，8ml的油胺，通入氩气升温至120°C，保温30min， 然后升温至275°C，保温30min;反应结束后，降至室温，加入过量的乙醇，离心分离，即在 NaYa 747Yba25Tmaira3F4荧光纳米晶核材料表面包覆一层NaYF 4纳米壳材料。
[0012] (6)采用水解法在第二步得到的核壳结构材料NaY。.747YbQ. 25Tm。.QQ3F4@NaYF4表面包 覆一层SiO 2壳材料。称取30mg似￥。.74冲。.251'1%。。# 4?^4样品分散到51111环己烷中，加入 到80ml的异丙醇中，超声30min ;加入8. 94ml浓度为28 %的胺水，7. 5ml的去离子水，0.1 ml 的硅酸乙酯，将混合液超声2h，离心分离，清洗，并60°C烘干；500°C退火2h，即在核壳结构 材料恥￥。.747￥13。. 251'1%。。丨4_&￥?4表面包覆一层510 2壳材料。
[0013] 本发明采用高温热解法制备NaYa 78YbQ.2EraQ2F4_aYF 4@Si0^ NaYa 747Yba25TmaM3F4_aYF4@Si(M^i|·。此法具有特点，一是核外面包覆的NaYF 4壳与5102壳 的设计大大提高了复合材料的荧光性能；二是高温热解法制备的产物结晶性好、纯度高、粒 子分布均匀；三是采用的材料与其反应过程都不会产生有毒产物，绿色环保。该法设计产物 具有纯度高，粒径分布均匀，绿色环保等特点，相较单一热解材料，大大提高了其上转换效 率。
[0014] 有益效果：
[0015] (1)本发明相对于其它氟化物材料的制备方法而言，制备过程简便，无需氟化氢和 高压环境，适合工业批量生产。
[0016] (2)本发明制备的三层核壳结构材料具有纯度高，粒径分布均匀，包覆SiO2壳后具 有绿色环保等特点。
[0017] (3)本发明制得的三层核壳结构材料具有良好的光学性质，而且发光比与温度呈 现明显的函数关系，能够实现宽范围的温度测量。
【附图说明】
[0018] 图1为三层核壳结构三层核壳结构似￥。.78￥13。.疋4(^4麵 &￥?4郎丨02在980nm激发下 的变温荧光光谱。
[0019] 图 2 为三层核壳结构三层核壳结构 NaYa7sYba2Er。.Q2F4@NaYF 4@Si(y^ 522nm/542nm 荧光强度比与温度的关系。
[0020] 图3为三层核壳结构NaYa.mYb^Tma.aJViNaYF^iO^ 980nm激发下的变温荧光 光谱。
[0021] 图 4 为三层核壳结构 NaYa.mYb^Tma.aJViNaYF^iO^ 697nm/798nm 荧光强度比 与温度的关系。
【具体实施方式】：
[0022] 实施例1
[0023] 采用高温热解法制备NaYQ.7SYbQ. 2ErQ.Q2F4荧光纳米核材料；原料选取为下表
[0025] 称取相应的原料置于容器中；加入16ml的油酸，8ml的油胺，通入氩气升温至 120°C，保温30min ;然后升温至275°C，保温30min ;反应结束后，降至室温，加入过量的乙 醇，离心分离，并70°C烘干，即得到NaYa7sYba2Er a02F4纳米核材料，其在980nm激发下的变温 荧光光谱如图1所示。
[0026] 采用高温热解法在NaYa 7SYba 2Era ffiF4荧光纳米核材料表面包覆一层NaYF 4纳米壳 材料；
[0028] 称取0. 5mmoI NaY。. 7SYb。. 2Er。.。芯分散到5ml环己烷中；称量0. 136克醋酸钠 NaCF3C00,0. 428克醋酸钇Y(CF3COO)3，加入16ml的油酸，8ml的油胺，通入氩气升温至 120°C，保温30min ;然后升温至275°C，保温30min ;反应结束后，降至室温，加入过量的乙 醇，离心分离。
[0029] 采用水解法在核壳结构材料NaY。.7SYb。.2Er。. J4^NaYF4表面包覆一层SiO 2膜材料； [0030] 称取上述制得的30mg NaY。. 7SYb。. 2Er。. Q2F