[发明专利]一种发光热致变色荧光材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种发光热致变色荧光材料及其制备方法和应用。本发明的发光热致变色荧光材料的化学式为：Casubgt;2‑2x/subgt;Alsubgt;0.997/subgt;TaOsubgt;6/subgt;:0.003Mnsupgt;4+/supgt;,xTbsupgt;3+/supgt;。本发明的发光热致变色荧光材料的制备方法包括：S1：按照化学式组成将Ca源、Al源、Ta源、Mn源、Tb源和助熔剂混合，得到混合物；S2：对混合物进行研磨、煅烧，得到发光热致变色荧光材料。本发明的发光热致变色荧光材料具有高度的化学稳定性和耐紫外线腐蚀性，可以随温度变化呈现出完全不同的发光变化趋势，能够产生温度依赖的自校准荧光强度比信号，绿/红光荧光强度比对温度反应灵敏，相对温度敏感系数高，在温度传感领域具有良好的应用潜力。

技术领域

本发明涉及功能型发光材料技术领域，尤其是涉及一种发光热致变色荧光材料及其制备方法和应用。

背景技术

在热力学领域中，温度是最为重要的参数之一，对温度的精准测量至关重要。目前，最常见的温度测量方法是利用热胀冷缩的原理测量温度，然而该测量方式存在精度较差、响应慢且量程较短等缺陷。随后，开发出基于塞贝克效应的热电偶温度计、电容温度计以及电阻温度计等接触式的温度计，这些测量方式虽然具有高精度、量程广等优势，然而难以在强磁场、强电场以及强腐蚀性的环境下胜任测量要求，同时还具有响应速度慢、平衡时间长等缺点。

与上述测量方式相比，非接触式温度测量技术具有检测灵敏度高、无创、响应快、稳定性高等优势。其中，光学测温技术是依据光学材料的光学性能(如发光强度、发光寿命、发光颜色、峰位、发光带宽等性能)在不同温度下会产生变化的原理而发展起来的新型非接触式温度测量技术。在多种光学测温技术中，FIR(荧光强度比率型，Fluorescenceintensity ratio)技术对测量条件的依赖性较小，来自其他参数(如激发功率波动、荧光检测损耗、大气压力变化等)的测量误差较小，正逐渐成为温度传感的主流。然而，现有FIR光学测温材料存在测温灵敏度低、难以可视化等不足之处。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发光热致变色荧光材料及其制备方法和应用，该发光热致变色荧光材料可以随温度变化呈现出完全不同的发光变化趋势，能够产生温度依赖的自校准荧光强度比信号，绿/红光荧光强度比对温度反应灵敏，相对温度敏感系数高。

本发明提供一种发光热致变色荧光材料，其化学式为：Ca_2-2xAl_0.997TaO₆:0.003Mn⁴⁺,xTb³⁺。该发光热致变色荧光材料基于双发射中心，克服了基于单发射中心的FIR测温材料受热耦合能级差的制约，通过特定的过渡金属/稀土元素联用，显著提高了材料的测温灵敏度。

在上述发光热致变色荧光材料的化学式中，0.024≤x≤0.072。

本发明的发光热致变色荧光材料属于双钙钛矿单斜晶系；该发光热致变色荧光材料的激发光谱位于225-400nm范围，发射光谱位于435-750nm范围；此外，该发光热致变色荧光材料在紫外线激发下且在293-363K之间能够发生由红色至黄色再至绿色的发光光色变化。

本发明还提供上述发光热致变色荧光材料的制备方法，包括如下步骤：

S1：按照化学式组成将Ca源、Al源、Ta源、Mn源、Tb源和助熔剂混合，得到混合物；

S2：对混合物进行研磨、煅烧，得到发光热致变色荧光材料。