[0010] 应该理解,本发明的测温材料的具体原子比组成并不限于上述组成,任何合适的组成都在本
专利申请的保护范围之内。
[0011] 优选的,所述测温材料可以作为温度探针的材料。
[0012] 进一步的,所述测温材料具有以下通式(2)表示的原子比组成:
[0013] (Na0.9Li0.1)(La0.75Gd0.1Y0.1)MgW0.997O6:Eu0.053+,Mn0.0034+ (2)[0014] 其中,x=0.1,y=0.1,z=0.1,m=0.05,n=0.003。
[0015] 进一步的,所述测温材料具有以下通式(3)表示的原子比组成:
[0016] (Na0.5Li0.5)(La0.35Gd0.3Y0.3)MgW0.99O6:Eu0.053+,Mn0.014+ (3)[0017] 其中,x=0.5,y=0.3,z=0.3,m=0.05,n=0.01。
[0018] 进一步的,所述测温材料具有以下通式(4)表示的原子比组成:
[0019] (Na1.0Li0.0)(La0.95Gd0.0Y0.0)MgW0.995O6:Eu0.053+,Mn0.0054+ (4)[0020] 其中,x=0.0,y=0.0,z=0.0,m=0.05,n=0.005。
[0021] 进一步的,所述测温材料的形态为粉体、
薄膜或陶瓷。
[0022] 应该理解,本发明的测温材料的形态并不限于上述形态,任何合适的形态都在本专利申请的保护范围之内。
[0023] 本发明第二个方面公开了一种制备上述的基于元素铕和锰共掺杂的测温材料的方法,包括以下步骤:
[0024] 按所述的原子比分别称取含元素Na、Li、La、Gd、Y、Eu、Mg、W和Mn的化合物,将所述化合物
研磨后
煅烧,冷却至室温经研磨后得到测温材料;或,
[0025] 按所述的原子比分别称取含元素Na、Li、La、Gd、Y、Eu、Mg、W和Mn的化合物,将所述化合物溶于
水后得到混合溶液,往混合溶液中加入
有机酸,经过干燥后形成凝胶,
烧结所述凝胶得到测温材料。
[0026] 进一步的,所述化合物为包括上述各元素相对应的
碳酸盐、
硝酸盐、
氧化物或氢氧化物。更进一步的,所述化合物为含元素Na、Li、La、Gd、Y、Eu、Mg、W和Mn的硝酸盐。
[0028] 进一步的,分两个阶段进行烧结,第一个阶段:在400-600℃的条件下烧结1-3h;第二个阶段:在1000-1200℃的条件下烧结2-10h。
[0029] 本发明第三个方面公开了上述的测温材料得到待测环境的温度测量值的方法,包括以下步骤:
[0030] 步骤一、测试不同温度下测温材料的发射
光谱,建立三价铕Eu(Ⅲ)发射峰和四价锰Mn(Ⅳ)发射峰的积分发光强度比值随温度变化的标准工作曲线;
[0031] 步骤二、将测温材料置于待测温度环境中,测量测温材料的发射光谱,进而获得三价铕Eu(Ⅲ)发射峰和四价锰Mn(Ⅳ)发射峰的积分发光强度比值;
[0032] 步骤三、根据待测温度环境中的积分发光强度比值,通过标准工作曲线获得待测环境的温度测量值。
[0033] 进一步的,所述积分发光强度比值与绝对温度满足下列指数方程:
[0034] FIR=IEu3+/IMn4+=A×exp(B/T)+C;
[0035] 其中,FIR为积分发光强度比值,T为绝对温度,IEu3+和IMn4+分别为三价铕Eu(Ⅲ)和四价锰Mn(Ⅳ)发射峰的积分发光强度,A、B、C分别为常数。
[0036] 在符合本领域常识的
基础上,上述各优选条件,可任意组合,而不超出本发明的构思与保护范围。
[0037] 本发明相对于
现有技术具有如下的显著优点及效果:
[0038] 本制备方法在常压和空气气氛下制备测温材料,无需还原气氛合成,制备条件简单安全。在紫外光有效激发下,三价铕Eu(Ⅲ)和四价锰Mn(Ⅳ)作为双发光中心同时发出各自的特征光谱,它们的积分发光强度比值随温度呈现有规律的变化,并且可以使用标准工作曲线来拟合,通过检测三价铕Eu(Ⅲ)和四价锰Mn(Ⅳ)这两个
波长相距较远的特征发射峰,从而获得较高的信号甄别度,避免了检测信号的相互干扰。本发明可利用双发光中心的发光强度比精确标定温度,制备得到的测温材料测温范围宽,信号检测甄别度大。
附图说明
[0039] 图1为本发明
实施例1、2、7中公开的测温材料的X-射线粉末衍射图;
[0040] 图2为本发明实施例1中测温材料在紫外
光源激发下测得的发射光谱图;
[0041] 图3为本发明实施例1中测温材料的发光强度比随温度变化及其相应拟合曲线图。
具体实施方式
[0042] 下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细描述,但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
[0043] 下列实施例中未注明具体条件的实验方法,按照常规方法和条件,或按照商品
说明书选择。本发明所用
试剂和原料均市售可得。
[0044] 实施例1
[0045] 本实施例公开了一种测温材料的制备方法,该测温材料具体原子比组成为:(Na0.9Li0.1)(La0.75Gd0.1Y0.1)MgW0.997O6:Eu0.053+,Mn0.0034+。
[0046] 其制备方法为:
[0047] (1)按照具体的原子比分别精确称取含元素Na、Li、Mg、W、Mn的碳酸盐,含元素La、Gd、Y、Eu的氧化物;
[0048] (2)将上述化合物原料经过充分研磨混合后在1000℃-1200℃范围内煅烧2-10h,冷却到室温后经过研磨后得到测温材料。
[0049] 图1中包括了实施例1公开的测温材料的
X射线粉末衍射图,和标准卡片对比后显示合成了纯相。
[0050] 图2为实施例1公开的测温材料在紫外光源激发下测得的发射光谱图,从图中可以清楚的看到在紫外光有效激发下,三价铕Eu(Ⅲ)和四价锰Mn(Ⅳ)作为双发光中心能够同时分别发出各自的特征发射峰。
[0051] 图3为实施例1公开的测温材料的发光强度比值与温度之间的关系图及相应拟合曲线图。双发光中心的发光强度比值FIR与绝对温度T满足以下指数方程,
[0052] FIR=IEu3+/IMn4+=A*exp(B/T)+C,
[0053] 其中,IEu3+和IMn4+分别代表三价铕Eu(Ⅲ)和四价锰Mn(Ⅳ)特征发射峰的积分发光强度,A、B、C为常数,T为绝对温度。
[0054] 通过检测不同温度下测温材料的发射光谱,获得双发光中心的荧光强度比FIR与绝对温度T的实验数据点,通过指数方程拟合得到本实施例中测温材料的标准工作曲线方程为:
[0055] FIR=IEu3+/IMn4+=66.04×exp(-2702/T)+0.055。
[0056] 实施例2
[0057] 实施例2公开了一种基于元素铕和锰共掺杂的测温材料的制备方法,与实施例1制备方法唯一不同的是,步骤(1)中的含元素Na、Li、Mg、W、Mn的碳酸盐,含元素La、Gd、Y、Eu的氧化物的称取量不同,最终制备得到的测温材料的具体原子比组成为:(Na0.5Li0.5)(La0.35Gd0.3Y0.3)MgW0.99O6:Eu0.053+,Mn0.014。
[0058] 实施例3
[0059] 实施例3公开了一种基于元素铕和锰共掺杂的测温材料的制备方法,与实施例1制备方法唯一不同的是,步骤(1)中的含元素Na、Li、Mg、W、Mn的碳酸盐,含元素La、Gd、Y、Eu的氧化物的称取量不同,最终制备得到的测温材料的具体原子比组成为:(Na0.9Li0.1)(La0.75Gd0.1Y0.1)MgW0.995O6:Eu0.053+,Mn0.0054+。
[0060] 实施例4
[0061] 实施例4公开了一种基于元素铕和锰共掺杂的测温材料的制备方法,与实施例1制备方法唯一不同的是,步骤(1)中的含元素Na、Li、Mg、W、Mn的碳酸盐,含元素La、Gd、Y、Eu的氧化物的称取量不同,最终制备得到的测温材料的具体原子比组成为:(Na0.9Li0.1)3+ 4+
(La0.79Gd0.1Y0.1)MgW0.995O6:Eu0.01 ,Mn0.005 。
[0062] 实施例5
[0063] 实施例5公开了一种基于元素铕和锰共掺杂的测温材料的制备方法,与实施例1制备方法唯一不同的是,步骤(1)中的含元素Na、Li、Mg、W、Mn的碳酸盐,含元素La、Gd、Y、Eu的氧化物的称取量不同,最终制备得到的测温材料的具体原子比组成为:Na0.9Li0.1)(La0.79Gd0.1Y0.1)MgW0.99O6:Eu0.013+,Mn0.014+。
[0064] 实施例6
[0065] 实施例6公开了一种基于元素铕和锰共掺杂的测温材料的制备方法,与实施例1制备方法唯一不同的是,步骤(1)中的含元素Na、Li、Mg、W、Mn的碳酸盐,含元素La、Gd、Y、Eu的氧化物的称取量不同,最终制备得到的测温材料的具体原子比组成为:(Na0.9Li0.1)(La0.79Gd0.1Y0.1)MgW0.98O6:Eu0.013+,Mn0.024+。
[0066] 实施例7
[0067] 本实施例公开了一种基于元素铕和锰共掺杂的测温材料的制备方法,包括以下步骤:
[0068] 1)按所述的原子比分别称取含元素Na、Li、La、Gd、Y、Eu、Mg、W和Mn的化合物;
[0069] 2)将上述的硝酸盐溶于去离子水中得到混合溶液;
[0070] 3)在不断搅拌下将柠檬酸加入到混合溶液中;
[0071] 4)经过90℃干燥后形成凝胶;
[0072] 5)接着依次经过500℃烧结1-3h和1000℃-1200℃范围内烧结2-10h后得到测温材料。
[0073] 在本发明的一些优选实施例中,制备方法是通过溶胶凝胶法或高温固相法将元素铕和锰共掺杂后制备得到测温材料。所述的溶胶凝胶法、高温固相法均是本领域常规方法。
[0074] 在本发明的一些优选实施例中,制备得到的测温材料形态为粉体、薄膜或陶瓷。
[0075] 在本发明的一些优选实施例中,在303~523K温度范围下检测测温材料的发射光谱,
[0076] 在本发明的一些优选实施例中,含元素钠的化合物为钠的氧化物、氢氧化物、硝酸盐或碳酸盐中的一种或多种的混合物,混合物中各物料的配比可以任意选择。
[0077] 在本发明的一些优选实施例中,含元素锂的化合物为锂的氧化物、氢氧化物、硝酸盐或碳酸盐中的一种或多种的混合物,混合物中各物料的配比可以任意选择。
[0078] 在本发明的一些优选实施例中,含元素镧的化合物为镧的氧化物、氢氧化物、硝酸盐或碳酸盐中的一种或多种的混合物,混合物中各物料的配比可以任意选择。
[0079] 在本发明的一些优选实施例中,含元素钆的化合物为钆的氧化物、氢氧化物、硝酸盐或碳酸盐中的一种或多种的混合物,混合物中各物料的配比可以任意选择。
[0080] 在本发明的一些优选实施例中,含元素钇的化合物为钇的氧化物、氢氧化物、硝酸盐或碳酸盐中的一种或多种的混合物,混合物中各物料的配比可以任意选择。
[0081] 在本发明的一些优选实施例中,含元素铕的化合物为铕的氧化物、氢氧化物、硝酸盐或碳酸盐中的一种或多种的混合物,混合物中各物料的配比可以任意选择。
[0082] 在本发明的一些优选实施例中,含元素镁的化合物为镁的氧化物、氢氧化物、硝酸盐或碳酸盐中的一种或多种的混合物,混合物中各物料的配比可以任意选择。
[0083] 在本发明的一些优选实施例中,含元素钨的化合物为钨的氧化物、氢氧化物、硝酸盐或碳酸盐中的一种或多种的混合物,混合物中各物料的配比可以任意选择。
[0084] 在本发明的一些优选实施例中,含元素锰的化合物为锰的氧化物、氢氧化物、硝酸盐或碳酸盐中的一种或多种的混合物,混合物中各物料的配比可以任意选择。
[0085] 由上述实施例可以看出,本发明公开了一种高灵敏度的稀土铕和过渡金属锰共同掺杂的双发光体系的测温材料,在紫外光有效激发下,三价铕Eu(Ⅲ)和四价锰Mn(Ⅳ)作为双发光中心能够同时发出各自的特征光谱,它们的荧光强度比值随温度表现出有规律的变化,并且可以使用标准工作曲线来拟合,通过检测这两个波长相距较远的特征发射峰,从而获得较高的信号甄别度,避免了检测信号的相互干扰,信号检测甄别度大,可利用双发光中心的发光强度比精确标定温度,测温范围宽。
[0086] 上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。