一种稀土掺杂的钼酸镧上转换材料及其制备方法和应用

本发明属于温度传感材料领域，具体涉及一种稀土掺杂的钼酸镧上转换材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

2、温度是所有自然科学中最基本的物理量，温度探测已经成为科学研究中不可缺少的一部分。基于荧光强度比(fir)的光学温度传感方法的独特优势，即其测量结果不受环境温度影响，在实际应用中得到了广泛应用。上转换是在一种近红外激发下，产生可见光或紫外光发射的过程。一般来说，上转换发光强度会随着温度的升高而降低，即为热猝灭效应。出现这种现象的主要原因是随着温度的升高，基质的晶格振动频率不断增强声子数量不断增加，这就导致了晶体中的电子和声子的相互作用增强，进而非辐射跃迁速率增大，导致发光强度减弱和荧光寿命缩短。利用上转换发光的热淬灭效应，即可通过上转换材料实现基于fir的光学温度传感。

3、在上转换发光过程中，宿主材料中的声子能量可以影响激发态的能量和寿命，声子能量越低，上转换发光强度越高。lanbo4，nayf4,y2o3和gd2o3等基质材料都有比较高效的上转换发射，但是在fir光学温度传感中需要更加高效的上转换效率，而且由于在fir光学温度传感中存在不稳定性等问题，仍有必要改进发光性能。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种稀土掺杂的钼酸镧上转换材料及其制备方法和应用。稀土掺杂的钼酸盐上转换发光材料由于其独特的晶体结构和优异的发光性能，在光学以及温度传感中得到广泛的应用，因此本发明开展了对于gd、yd、ho掺杂la2moo6的发光性能以及温度传感等方面的研究。本发明提供了由gd、yd、ho稀土掺杂的钼酸镧(lmo)上转换材料，通过稀土掺杂增强了上转换材料的荧光寿命和发光效率，上转换材料在398k-648k温度区间内绝对灵敏度以及相对灵敏度的最大值分别为0.00424k-1以及0.409％k-1。

2、为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

3、第一方面，本发明提供了一种稀土掺杂的钼酸镧上转换发光材料的制备方法，包括以下步骤：

4、s1、将硝酸镧、硝酸钆、硝酸镱和硝酸钬溶解于硝酸溶液中并加入柠檬酸，形成溶液a；

5、s2、将钼酸铵和柠檬酸溶解在去离子水中，形成溶液b；

6、s3、搅拌下将溶液a缓慢加入溶液b中，形成溶液c；

7、s4、将溶液c搅拌加热至获得棕色凝胶，凝胶干燥后获得干凝胶；

8、s5、将干凝胶进行煅烧，冷却后得到所述稀土掺杂的钼酸镧上转换材料。

9、第二方面，本发明提供了一种稀土掺杂的钼酸镧上转换发光材料，通过第一方面所述的制备方法获得。

10、第三方面，本发明提供了第二方面所述的稀土掺杂的钼酸镧上转换材料在温度检测中的应用。

11、上述本发明的一种或多种技术方案取得的有益效果如下：

12、本发明中yb3+离子以替位式离子进入钼酸镧晶体，而作为增强上转换发光的gd3+离子进入晶体后起到成核促进剂的作用，引起晶相分离或成分偏析，优化了敏化剂yb3+分布。

13、gd3+离子存在使激活剂ho3+更好地“存储”泵浦能量，同时导致能量能够输运到更远的ho3+离子能级，由此导致了荧光寿命不同程度地增加。

14、稀土掺杂的钼酸镧上转换材料在398k-648k温度区间内绝对灵敏度以及相对灵敏度的最大值分别为0.00424k-1以及0.409％k-1。

技术特征：

1.一种稀土掺杂的钼酸镧上转换材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，硝酸镧、硝酸钆、硝酸镱和硝酸钬的摩尔比为1-x-y-z:x:y:z，0<x≤0.02，0.5≤y≤0.30，0<z≤0.01。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述硝酸溶液的质量浓度为10％，硝酸镧、硝酸钆、硝酸镱和硝酸钬的摩尔数之和与柠檬酸的摩尔数的比值为1:1.9-2.1。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，硝酸镧、硝酸钆、硝酸镱和硝酸钬的摩尔数之和与钼酸铵的摩尔数的比值为14:1。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中柠檬酸和步骤s2中柠檬酸的摩尔比为1:0.9-1.1。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s4中，搅拌加热温度为75-85℃。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s4中，干燥温度为75-85℃，干燥时间为12-24h。

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s5中，煅烧温度为750-850℃，煅烧时间为3-5h。

9.一种稀土掺杂的钼酸镧上转换材料，其特征在于，通过权利要求1-8任一项所述的制备方法获得。

10.权利要求9所述的稀土掺杂的钼酸镧上转换材料在温度检测中的应用。

技术总结
本发明属于温度传感材料领域，具体涉及一种稀土掺杂的钼酸镧上转换发光材料及其制备方法和应用。稀土掺杂的钼酸镧上转换材料的制备方法包括以下步骤：S1、将硝酸镧、硝酸钆、硝酸镱和硝酸钬溶解于硝酸溶液中并加入柠檬酸，形成溶液A；S2、将钼酸铵和柠檬酸溶解在去离子水中，形成溶液B；S3、搅拌下将溶液A缓慢加入溶液B中，形成溶液C；S4、将溶液C搅拌加热至获得棕色凝胶，凝胶干燥后获得干凝胶；S5、将干凝胶进行煅烧，冷却后得到所述稀土掺杂的钼酸镧上转换材料。本发明通过稀土掺杂增强了LMO的荧光寿命和发光效率，上转换材料在398K‑648K温度区间内绝对灵敏度以及相对灵敏度的最大值分别为0.00424K<supgt;‑1</supgt;以及0.409％K<supgt;‑1</supgt;。

技术研发人员：周广军,郭鹏,廖川,王嘉萱,黄大朋,周娟
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15