[发明专利]一种新型自校准荧光温度探针材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种新型自校准荧光温度探针材料及其制备方法和应用，所述探针材料的化学式为Pr³⁺：GdTaO₄，该材料采用简单的高温固相法即可合成。在紫外光激发下，能产生位于489nm、613nm、657nm的三个发射峰，荧光强度比I₆₁₃/I₄₈₉和I₆₁₃/I₆₅₇与温度分别满足一定的函数关系，都可以用于温度监测。由于采用双荧光强度比进行温度探测，该温度探针材料具有良好的自校准特性，并且有效改善了单一荧光强度比温度探针材料在不同温度区间测温灵敏性差异的问题，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种新型自校准荧光温度探针材料及其制备方法和应用，属于非接触式温度探测技术及稀土发光材料等领域。

背景技术

温度的准确测量对于探索新材料的许多重要的物理现象与应用研究具有十分重要的意义。传统的接触式测温利用热交换来实现热平衡件，由于需要与待测物体进行直接接触，其应用范围会受到极大的限制。

非接触式测温工具不需要与待测物体接触，在远程温度测量中有着十分重要的价值。对一些有腐蚀性的液体，传统的热电偶在测量过程中容易受到腐蚀，造成测量误差；对于精密器件或者文物，接触式测量会对其造成一定程度的破坏；对于一些生物组织，接触式测温工具更是无法实现组织内部温度的精准测量。

基于发光材料荧光强度比的温度探测技术具有空间分辨率高、快速响应、可用于远程测量等优点，能满足更为精确和复杂的测量需求。因此，研发一种空间分辨率高、快速响应、可用于远程测量的荧光温度探针材料具有良好的使用前景。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种新型自校准荧光温度探针材料及其制备方法和应用，该新型自校准荧光温度探针材料具有良好的自校准特性，采用双荧光强度比进行温度监测，进一步提高了该温度探针材料的准确性。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种新型自校准荧光温度探针材料，所述探针材料的化学式为Pr³⁺：GdTaO₄。

作为本发明所述探针材料的优选实施方式，所述探针材料为在单斜晶相GdTaO₄基质中掺入1％的Pr³⁺离子。

作为本发明所述探针材料的优选实施方式，所述探针材料在265nm紫外光激发下，表现出波长分别为489nm、613nm以及657nm的荧光发射峰。

作为本发明所述探针材料的优选实施方式，所述位于613nm和489nm的荧光发射强度比和温度倒数成指数关系。

作为本发明所述探针材料的优选实施方式，所述位于613nm和657nm的荧光发射强度比和温度倒数成指数关系。

第二方面，本发明提供了上述探针材料的制备方法，包括以下步骤：将氧化钆、五氧化二钽、氧化镨和硼酸均匀混合，充分研磨后，高温煅烧，即得新型自校准荧光温度探针材料。

作为本发明所述探针材料的制备方法的优选实施方式，所述氧化钆、五氧化二钽、氧化镨的摩尔质量比为1:1：0.0033，所述硼酸在原料中的质量百分比为5％。

作为本发明所述探针材料的制备方法的优选实施方式，所述研磨时间为20min。

作为本发明所述探针材料的制备方法的优选实施方式，所述高温煅烧的温度为1350℃，时间为2h。

第三方面，本发明提供了上述探针材料的应用，用265nm紫外光照射Pr³⁺：GdTaO₄，通过测量该材料在613nm和489nm的荧光发射强度比以及在613nm和657nm的荧光发射强度比来探测监测对象温度。